Atomkraftwerk (AKW)

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Funktionsweise
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Funktion
◦ Allgemeine Funktion
◦ Reaktorgebäude
◦ Maschinenhaus
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Kernspaltung
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Kernspaltung
Beispiel: Wassertropfen
Energiefreisetzung
Nachzerfallswärme
Kernschmelze
Allgemeine Funktion
Reaktorgebäude
Maschinenhaus
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Umwandlung in Energie wie bei normalem
Wärmekraftwerk
◦ Kernreaktor entspricht Kessel in Kohlekraftwerk
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Wärme wird genutzt um Wasser zu verdamfen
Dampf wird Dampfturbine zugeführt
Dampf kondensiert
◦ Wasserkreislauf
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Erzeugung von Wärme durch kontrollierte
Kernspaltung
Kühlmittel wird erhitzt und transportiert
somit Wärme aus Reaktor
Reaktor ist mit Schutzschild umgeben
◦ Da Strahlung Lebensgefährlich für Lebewesen ist
◦ Außen: Beton, Innen: Absorbtionsschicht
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Wandelt Wärme in Rotationsenergie um
Dampf betreibt Schaufelräder der Turbine
Rotationsenergie wird an Generator
weitergeleitet
Generator wandelt Kin. Energie in Elektr.
Energie um
Kernspaltung
Beispiel: Wassertropfen
Energiefreisetzung
Nachzerfallswärme
Kernschmelze
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Zwischen Protonen(p+) und Neutronen(n) im
Kern große Anziehungskräfte
Protonen stoßen sich gegenseitig ab
Neutronen stabilisieren Kern
 Je größer der Kern, desto mehr Neutronen
sind für Stabilität benötigt
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Kerne von Stoffen wie z.B. Uran oder
Plutonium sind sehr instabil, also radioaktiv
Fügt man Neutronen zu einem solchen Kern
hinzu, so geht dieser in einen angeregten
Zustand über (wird nicht stabiler)
Kern regt sich durch extrem kurze
Halbwertszeiten ab
◦ Kernspaltung
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Kern gerät durch Aufnahme von Neutron wie
ein angestoßener Wassertropfen in
Schwingungen
Wassertropfen zerreißt in 2 Bruchstücke
Masseverhältnis: ca. 2:3
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Kernspaltung ist eine Kettenreaktion
Bei der Spaltung werden wiederum Neutronen
frei
Werden durch Moderator (Graphit, Wasser)
abgebremst
◦ Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit einer
Reaktion
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Neutronen regen andere umliegende Kerne
an
Reaktion beginnt von Vorn
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Die Spaltprodukte haben höhere
Bindungsenergie
◦ Wird als kin. Energie abgegeben
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Umliegendes Material nimmt Kin. Energie als
Wärmeenergie auf
Wärme wird an Kühlmittel abgegeben
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Nach abschalten des Reaktors wird durch
radioaktiven Zerfall weiterhin Wärme
produziert (Ketten Reaktion)
Für Notfälle gibt es daher ein spezielles
System, was den Reaktor in kürzester Zeit
herunter kühlt
◦ Sonst Kernschmelze
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Schmelzen der Brennstäbe produziert viel
Brennstoff
◦ Schnelle unkontrollierte Überhitzung
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Kernschmelze = Größter Anzunehmender
Unfall (GAU)
◦ Tschernobyl = Super-GAU (Reaktionsgebäude hielt
nicht stand)
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Europäische AKWs haben unter dem Reaktor
ein Auffangbecken aus Keramik
◦ Hier soll der Brennstoff im Notfall gesammelt und
abgekühlt werden
Danke für eure Aufmerksamkeit
Christoph Koke, Mathias Lintel-Höping
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