Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Kernkraftwerk

Kernkraftwerk

Ein Kernkraftwerk ist eine Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus Atomenergie.

Ihr Betrieb ähnelt dem eines thermischen Kraftwerks oder eines thermoelektrischen Solarkraftwerks: Die Thermodynamik wird verwendet, um Wärme aus einer Stromquelle zu gewinnen, mit Dampf und Dampf, um eine Turbine anzutreiben, die Elektrizität erzeugt.

Der Unterschied zwischen den verschiedenen Arten elektrischer Anlagen liegt in der Energiequelle: Ein Kernkraftwerk nutzt die in den Kernspaltungsreaktionen bestimmter Atome freigesetzte Wärme, in einem Wärmekraftwerk kommt die Wärmequelle (thermische Energie) aus der Verbrennung eines oder mehrerer fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdgas, Brennstoff ...). In thermoelektrischen Solaranlagen schließlich ist die Energiequelle die Sonnenstrahlung.

Wie in einem konventionellen Wärmekraftwerk wird die Wärme zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine Dampfturbine antreibt, die mit einem Generator verbunden ist, der Elektrizität erzeugt.

Die thermische Energie, die das Kernkraftwerk zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet, wird von einem Kernreaktor erzeugt. Innerhalb des Reaktors werden Kettenspaltungsreaktionen kontrolliert erzeugt. Der Kernbrennstoff ist natürliches Uran oder angereichertes Uran. Angereichertes Uran ist natürliches Uran mit einem höheren Isotopenverhältnis von Uran-235.

Ein Kernkraftwerk besteht neben dem Reaktor immer aus einer Dampfturbine, einem Wechselstromgenerator, zwei oder drei Kreisen (primär, sekundär und tertiär) und einem oder mehreren Kühltürmen der Kondensationsflüssigkeit, bei der es sich normalerweise um Wasser handelt. Der Gesamtwirkungsgrad liegt zwischen 30% und 40%.

Sie wird normalerweise als Betriebslebensdauer eines Kernkraftwerks in etwa dreißig Jahren betrachtet. Das Hauptproblem, das sie darstellen, ist die Bewirtschaftung der von ihnen erzeugten Atommüll.

Grundbetrieb eines Kernkraftwerks

Betriebsschema eines Kernkraftwerks In einem Kernkraftwerk wird die Energie aus dem Atomkern mittels seiner Teilung (Kernspaltung) gewonnen. Die Atome haben interne Verbindungen, die ihre Subpartikel (Elektronen, Neutronen und Protonen) vereinen. Wenn sie getrennt werden, brechen diese Bindungen und setzen die innere Bindungsenergie aus dem Inneren des Atoms frei, das die getrennten Teilchen gebunden hat.

Die Kernspaltung wird künstlich provoziert und kontrolliert. Dabei wird ein Atom eines großen chemischen Elements von einem Neutron abgefeuert, einem kleinen Partikel mit einer bestimmten Geschwindigkeit, das das Atom bricht (Bruch seines Kerns, gebildet durch Neutronen und Protonen, die zwischen ihnen durch sehr energetische Bindungen verbunden sind) eine exotherme Kernreaktion, dh Energie wird in Form von Wärme (Wärmeenergie) freigesetzt.

 

Kettenkernreaktionen

Damit die gewonnene Energie größer ist als die eingesetzte Energie, müssen die Kernreaktionen Kettenreaktionen sein. Obwohl sehr viel Energie erforderlich ist, um die nukleare Kettenreaktion zu starten, braucht die bereits durchgeführte Reaktion nicht so viel Energie, um sie aufrechtzuerhalten, und es kommt zu einer Zeit, in der die gewonnene Energie größer ist als die verbrauchte Energie. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, dass das große chemische Element (wir nennen es schwer mit einer hohen Atommasse) außerdem radioaktiv ist. Das normalerweise verwendete Element ist ein seltenes Uranisotop.

Kettenreaktionen finden im Kern des Kernreaktors statt. Anschließend wird ein Kreislauf von Rohren, durch den ein Fluid namens Kältemittel zirkuliert, dafür verantwortlich gemacht, Wärme (Wärmeenergie) durch Kühlen aus dem Tank zu transportieren.

 

Antrieb der Turbinen des Kernkraftwerks

Durch die Kernreaktionen wird Wasser erhitzt, bis es siedet. Das Wasser wird bei sehr hohem Druck zu Dampf. Die Turbinenschaufeln werden mit dem unter Druck stehenden Dampf bewegt. Auf diese Weise haben wir thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Die Turbine wird an einen elektrischen Generator (oder einen Generator) angeschlossen, mit dem mechanische Energie in elektrische Energie (oder Elektrizität) umgewandelt werden kann.

Dieser Vorgang wird im Abschnitt: Betrieb eines Kernkraftwerks näher erläutert.

Kernreaktor

Kernreaktor Der Kernreaktor ist der Ort, an dem Kernspaltungsreaktionen erzeugt werden. Kurz gesagt, es ist ein Gerät, das Wärme erzeugt (Wärmeenergie oder Wärmeenergie).

Im Reaktor der Anlage beginnt die Kettenreaktion, indem ein Atom mit einem Neutron beschossen wird. Sobald die Reaktion begonnen hat, kann sie im selben Reaktor durch die Steuerstäbe und den Neutronenmoderator kontrolliert werden.

Arten von Kernreaktoren

Es gibt verschiedene Arten von Kernreaktoren, die alle verschiedene Kernkraftwerke spalten. Die UNO klassifiziert sie wie folgt:

    Druckwasserreaktor (PWR und VVER). Sie verwenden Hochdruckwasser, um Dampf für die Dampferzeuger zu erzeugen. Sie haben drei Stromkreise. Siedewasserreaktor (SWR): Der zweithäufigste in der Welt. Das Wasser kocht und erzeugt Dampf direkt im Reaktorkern. Sie haben nur zwei Schaltungen. Druckwasser-Schwerwasserreaktor (PHWR): Verwendet Hochdruck-Schwerwasser als Neutronenmoderator und als Kühlmittel. Gasreaktor (GCR: AGR und Magnox): Sie verwenden Graphit als Moderator der Neutronen und Kohlendioxid im gasförmigen Zustand als Kältemittel.
  • Reaktor mit Graphit moderiert und mit leichtem Wasser gekühlt (LGR und RBMK): Modelle russischen Ursprungs. Das "leichte Wasser" ist normales Wasser.
  • Schnellreaktor (LBR oder LMFBR): Er bremst die Neutronen der Kettenreaktion nicht ab und kühlt mit flüssigem Natrium ab. Sie befinden sich in der Prototyp- und Forschungsphase.
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Geändert am: 5. April 2017

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