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Schule > Chemie > Organische Chemie > Fossile Brennstoffe > Kurze Beschreibung der Funktionsweise eines Kernkraftwerkes

07.10.03

Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?

Kraftwerk allgemein
Kraftwerke erzeugen Wärme, die teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Bei einem Kraftwerk mit fossiler Feuerung verbrennt in einem riesigen, etwa 100 Meter hohen Kessel Öl, Kohle oder Gas. Dadurch wird Wärme erzeugt die Wasser erhitzt und verdampfen lässt. Der entstandene Dampf hat einen Druck von etwa 170bar und eine Temperatur von ca. 530°C und wird zu einer Turbine geleitet. Die Turbine treibt einen großen Dynamo, den Generator, der elektrischen Strom erzeugt, an. Die elektrische Energie gelangt dann über Transformatoren und Schalter ins öffentliche Netz.
Wenn der Dampf seine Energie an die Turbine abgegeben hat , ist er drucklos und kühl. Um ihn erneut zuverwenden, wird er wieder in Wasser zurückverwandelt. Dies geschiet im Kondensator. Dort wird der Dampf mit Hilfe von wassergekühlten Rohren zu Wasser kondensiert. Dadurch erwärmt sich das Kühlwasser um ca. 10°C. Zur Wiederabkühlung wird es in einem Kühlturm geleitet. Das abgekühlte Wasser wird zum Kondensator zurückgepumpt. Ein Teil des Wassers geht durch Verdunstung verloren. Das verloren gegangende Wasser wird meist aus einem Fluß ersetzt.

Das Kernkraftwerk
Es funktioniert fast wie ein normales Kraftwerk, aber es hat kleine, aber doch bemerkenswerte Unterschiede!
Die Energie zur Dampferzeugung wird nicht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, sondern durch Kernspaltung erzeugt.
Der Kessel wird dabei durch einen Kernreaktor ersetzt, eine Einrichtung, in der Kernenergie erzeugt wird. Man lässt dort eine kontrolierte Kettenreaktion ablaufen, bei der nur so viele Kerne gespalten werden, wie man zur Stromerzeugung braucht.
Der Siedewasserreaktor
Im Reaktordruckgefäß, das den Kessel ersetzt, wird mit Hilfe von Kernenergie Wasser verdampft.
Der Dampf hat einen Druck von ca. 70bar und treibt eine Turbine an, die ihrerseits einem Generator Energie zur Stromerzeugung liefert.
Im Reaktordruckgefäß befindet sich der Reaktorkern, durch den das zu verdampfende Wasser fließt. Dieser setzt sich aus etwa 800 Brennelementen zusammen, darin befinden sich Brennstäbe, die mit Brennstofftabletten gefüllt sind. Diese bestehen im wesentlichen aus angereichertem Uran in Form von Urandioxid.
Durch die Spaltung von Urankernen wird Energie erzeugt, die in Form von Wärme an das Kühlwasser abgegeben wird.
Das Wasser dient auch als Moderator, es bremst also bei jeder Kernspaltung die schnellen Neutronen ab. Bei Urankernspaltungen entstehen 2 bis 3 neue Neutronen. Würden sie alle zu weiteren Spaltungen führen, so geriete der Reaktor außer Kontrolle. Um dies zu verhindern enthält jeder Reaktor Stoffe wie Bor oder Kadmium, die Neutronen schlucken und zwar gerade so viele, dass die Energieproduktion konstant bleibt.
Die Substanzen sind in den Steuerstäben enthalten, welche in den Reaktorkern eingefahren werden können.
Je weiter sie herausgezogen sind, um so weniger Neutronen werden von ihnen verschluckt, um so mehr Spaltungen gibt es also.

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