Kernreaktor

   
 


 

 

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Ein Kernreaktor ist eine technische Anlage, in der Atomkerne kontrolliert gespalten werden. Die frei werdende Energie lässt sich z. B. mit Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umwandeln.

Zusammenfassung

Nun kennst Du die wichtigsten Elemente von Kernreaktoren – vom Brennstoff über den Moderator und bis zum Steuerstab. Weltweit finden sich diese Bauelemente in Kernkraftwerken.

So wird nach demselben physikalischen Prinzip seit rund 60 Jahren Uran gespalten, um mit der freiwerdenden Energie Wasser zu erhitzen. Der Dampf wird anschließend – genau wie in Kohle-, Öl- oder Gas-Kraftwerken – in Turbinen eingeleitet, um die thermische Energie in kinetische Energie und anschließend in Generatoren in elektrische Energie umzuwandeln.

Brennmaterial

Als Ausgangsmaterial für die Spaltung dient bei fast allen Reaktortypen der gleiche „Brennstoff“: Uran-235. Aber: In der Natur vorkommendes Uran enthält mit nur rund 0,7 Prozent  .Deswegen wird der Uran-235 angereicht.


Ein Moderator für Neutronen

Ohne  Neutronen geht im Kernreaktor gar nichts. Denn erst die Neutronen regen das Zerfallen großer Atomkerne an, die so genannte „induzierte Kernspaltung“.Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die Atomkerne Neutronen einfangen können. Und das geht am Besten, wenn die Neutronen langsam sind. Sonst ist die Wahrscheinlichkeit nur gering, dass sich Neutron und Kern für eine ausreichend lange Zeit nahe genug kommen.Allerdings sind die Neutronen, die bei der Spaltung von Kernen frei werden, meistens zu schnell: Sie besitzen große Bewegungsenergie. Ein „Moderator“ muss daher die schnellen Spaltneutronen so weit abbremsen, dass sie für den nächsten Spaltprozess zur Verfügung stehen und auf diese Weise die Kettenreaktion in Gang bleibt.


Neutronen einfangen

Weil jede Spaltung von Uran-235 mehr Neutronen freisetzt, als für die nächste Spaltung gebraucht werden, würde eine ungebremste Kettenreaktion in einer Explosion enden. Um die Kettenreaktion unter Kontrolle zu halten, werden daher im Kernreaktor mit Hilfe so genannter Steuerstäbe überzählige Neutronen weggefangen. So kann die Kettenreaktion über sehr lange Zeit in Gang bleiben. Als Neutronenfänger arbeiten dabei zum Beispiel bestimmte Metalllegierungen. Sie „schlucken“ die Neutronen besonders gut. Mit Hilfe der Steuerstäbe kann man den Zustand des Reaktors einstellen.

 

Moderne Kernreaktoren – technische Umsetzung

Du kennst nun schon die Grundbestandteile, aus denen alle Kernreaktoren – egal welchen Typs – bestehen:
  • Das spaltbare Material (z. B. in Form von Brennelementen).
  • Den Stoff zum Abbremsen der schnellen Neutronen (Moderator).
  • Vorrichtungen zum Einfangen von Neutronen (meistens Steuerstäbe).

 

 

 
 

 

 
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