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Turbine eines Kernkraftwerks

Kernkraftwerk Cattenon,
Frankreich

Was ist ein Kernkraftwerk? Nutzen und Betrieb eines Kernkraftwerks

Was ist ein Kernkraftwerk? Nutzen und Betrieb eines Kernkraftwerks

Ein Kernkraftwerk ist ein Wärmekraftwerk, dessen Energiequelle die Kernenergie ist.

Sein Betrieb ist ähnlich wie bei jedem anderen Wärmekraftwerk: Wärmeenergie wird aus einer Energiequelle erzeugt. Mit der erzeugten Wärmeenergie wird Dampf erzeugt. Strom wird mit Dampf erzeugt.

Der Unterschied zwischen den verschiedenen Arten von elektrischen Anlagen liegt in der Energiequelle: Ein Kernkraftwerk nutzt die Wärme, die bei den Kernspaltungsreaktionen bestimmter Atome freigesetzt wird (bricht sie).

Kernreaktionen finden im Kernreaktor statt. Spaltkettenreaktionen finden kontrolliert im Reaktor statt. Das Element dieser Spaltung wird als Kernbrennstoff bezeichnet. Uran wird normalerweise verwendet, weil es ein sehr instabiles Element ist und leicht zu brechen ist.

Die Gesamtenergieeffizienz eines Kernkraftwerks liegt zwischen 30% und 40%.

Die Lebensdauer eines Kernkraftwerks wird im Allgemeinen auf etwa 30 Jahre geschätzt. Das Hauptproblem, das sie darstellen, ist die Entsorgung der von ihnen erzeugten Atommüll.

Wofür ist ein Kernkraftwerk?

Die Funktion eines Kernkraftwerks besteht darin, die in den Atomen enthaltene Energie in Elektrizität umzuwandeln.

Dieser Kraftwerkstyp nutzt die in den Atomen des Kernbrennstoffs enthaltene Energie. Die Umwandlung wird erreicht, indem der Kern eines dieser Atome gespalten wird und eine große Menge Wärmeenergie freigesetzt wird.

Mit Wärmeenergie kann elektrische Energie durch einen Prozess gewonnen werden, der dem eines anderen thermoelektrischen Anlagentyps ähnlich ist. Wie in einem herkömmlichen Wärmekraftwerk wird die Wärme zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine Dampfturbine antreibt, die mit einem Generator verbunden ist, der Strom erzeugt.

Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?

Was ist ein Kernkraftwerk? Nutzen und Betrieb eines KernkraftwerksIn einem Kernkraftwerk wird durch ihre Teilung (Kernspaltung) Energie aus dem Atomkern gewonnen. Atome haben interne Bindungen, die ihre Subpartikel ( Elektronen, Neutronen und Protonen) verbinden. Beim Teilen brechen diese Bindungen und setzen die innere Bindungsenergie innerhalb des Atoms frei, das die getrennten Teilchen zusammenhält.

Die Kernspaltung wird auf künstliche und kontrollierte Weise verursacht. Dazu wird ein Neutron auf ein sehr großes Atom abgefeuert. Dieses kleine Teilchen bricht mit einer bestimmten Geschwindigkeit das Atom. Wenn der Kern bricht, wird eine große Menge Energie in Form von Wärme freigesetzt: Es handelt sich um eine exotherme Kernreaktion.

Kernkettenreaktionen

Damit die erhaltene Energie größer ist als die verbrauchte Energie, müssen Kernreaktionen Kettenreaktionen sein. Obwohl viel Energie benötigt wird, um die Kernkettenreaktion zu starten, wird, sobald die Reaktion bereits gestartet ist, nicht so viel Energie benötigt, um sie aufrechtzuerhalten, und es kommt eine Zeit, in der die erhaltene Energie höher ist als die verbrauchte Energie.

Kettenreaktionen finden im Kern des Kernreaktors statt. Anschließend ist ein Rohrkreislauf, durch den eine als Kältemittel bezeichnete Flüssigkeit zirkuliert, dafür verantwortlich, die aus dem Tank erzeugte Wärme zu transportieren und zu kühlen. Diese Schaltung wird als Primärschaltung bezeichnet.

Antrieb von Kernkraftwerksturbinen

Mit der aus Kernreaktionen gewonnenen Wärme wird Wasser erhitzt, bis es kocht; Wasser wird bei sehr hohem Druck zu Dampf. Mit Druckdampf bewegen sich die Schaufeln einer Turbine. Auf diese Weise haben wir Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt. Die Turbine wird an einen elektrischen Generator angeschlossen. Der Generator ist für die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie verantwortlich. 

Die Anlage ist an das Stromnetz angeschlossen und speist dort die erzeugte Energie ein.

Was ist der Kernreaktor und wofür ist er?

Was ist ein Kernkraftwerk? Nutzen und Betrieb eines KernkraftwerksDer Kernreaktor ist der Ort, an dem Kernspaltungsreaktionen erzeugt werden. Letztendlich ist es ein Gerät, das Wärme erzeugt.

Im Pflanzenreaktor wird die Kettenreaktion durch Beschuss eines Atoms mit einem Neutron gestartet. Sobald die Reaktion gestartet ist, kann sie im selben Reaktor mit den Kontrollstäben und dem Neutronenmoderator gesteuert werden.

Aufgrund der hohen Konzentration an radioaktivem Material ist es der empfindlichste Teil des Kernkraftwerks. Daher ist es stark geschützt, um einen möglichen nuklearen Unfall zu vermeiden.

Arten von Kernreaktoren

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

  • Der Druckwasserreaktor (PWR und VVER). Sie verwenden Hochdruckwasser, um Dampf für Dampferzeuger zu erzeugen. Sie haben drei Schaltkreise.

  • Der Siedewasserreaktor (BWR): Der zweithäufigste der Welt. Das Wasser kocht und erzeugt Dampf direkt im Reaktorkern. Sie haben nur zwei Stromkreise.

  • Der unter Druck stehende Schwerwasserreaktor (PHWR): Verwendet Hochdruck-Schwerwasser als Neutronenmoderator und als Kühlmittel.

  • Der gasgekühlte Reaktor (GCR: AGR und Magnox): Sie verwenden Graphit als Moderator von Neutronen und Kohlendioxid im gasförmigen Zustand als Kühlmittel.

  • Der leicht wassergekühlte Graphit-moderierte Reaktor (LGR und RBMK): Modelle russischen Ursprungs. Das "leichte Wasser" ist normales Wasser.

  • Der schnelle Reaktor (LBR oder LMFBR): Er verlangsamt die Neutronen der Kettenreaktion nicht und kühlt mit flüssigem Natrium ab. Sie befinden sich in der Prototypen- und Forschungsphase.

    Autor:

    Erscheinungsdatum: 10. Dezember 2009
    Geändert am: 15. September 2020