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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenDonnerstag, 23. Oktober 2014 

Atomreaktor


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Ein Atomreaktor oder Kernreaktor ist eine Maschine in der eine Kernreaktion kontinuierlich abläuft. Weltweit verbreitet sind Atomreaktoren durch die Spaltung von Uran oder Plutonium zunächst Wärme und daraus elektrische Energie gewinnen. Eine weitere Art von Atomreaktor der im Experimentierstadium befindliche Kernfusionsreaktor der wie die Sonne aus der Verschmelzung ( Fusion ) von Wasserstoffkernen Energie gewinnt.

Inhaltsverzeichnis

Kernspaltungsreaktor

Funktionsprinzip

Fängt ein Atomkern des Uran isotops 235 U oder ein Plutoniumkern des Isotops 239 Pu ein Neutron ein so gerät der Kern wie Wassertropfen in Schwingungen und zerfällt in zwei ungleiche Bruchstücke (Massenverhältniss etwa 2:3). Darüberhinaus werden jeder einzelnen Spaltung zwei bis drei weitere frei.

Die neu entstandenen Kerne mittlerer Masse eine höhere Bindungsenergie als der schwere Uran- oder Plutoniumkern also stabiler. Die Differenz der Bindungsenergien wird kinetische Energie der Zerfallsprodukte umgewandelt und kann Wärme genutzt werden.

Der Einfangquerschnitt z.B. des 235 U-Isotops für ein Neutron nimmt mit der oder Geschwindigkeit des Neutrons ab d.h. je das Neutron ist desto unwahrscheinlicher ist es es von einem U 235 -Kern eingefangen wird. Daher bremst man in Atomreaktor die Neutronen durch Einsatz eines Moderators ab. Ein Moderator ist ein Material Graphit schweres oder normales Wasser das viele Atomkerne enthält die nicht viel schwerer als ein Neutron sind und einen sehr niedrigen Einfangquerschnitt für Neutronen hat. erste Eigenschaft führt dazu dass die Neutronen Stöße mit diesen Atomkernen abgebremst werden. Die Eigenschaft hat zur Folge dass die Neutronen Kettenreaktion weiter zur Verfügung stehen.

Materialien mit einem hohen Einfangquerschnitt für werden eingesetzt um die Kettenreaktion zu regeln. für solche Materialien sind Cadmium und Bor aus diesen werden die Regelstäbe gefertigt. Durch das Herausziehen und Hineinfahren Regelstäbe wird der Reaktor so geregelt dass Durchschitt genau eines der freiwerdenden Neutronen einer eine weitere Kernspaltung auslöst. Einen Reaktor in Zustand bezeichnet man als kritisch. Ein kritischer gibt eine konstante Leistung ab in einem unterkritischen Reaktor kommt Kettenreaktion zum Erliegen.

In einem überkritischen Reaktor nimmt die und die Neutronenstrahlung ständig zu bis entweder Bedingungen keine weitere Kernspaltung mehr erlauben oder ganze Kernbrennstoff verbraucht ist. Gerät ein Reaktor in überkritischen Zustand ist immer höchste Gefahr gegeben. glücklichsten Fall steigt der Neutronenfluss und die abrupt an der Moderator verliert zum Teil moderierenden Eigenschaften und der Reaktor wird unterkritisch. Graphit verliert aber bei Hitze seine moderierenden nicht.

Kommt die Kettenreaktion in einem überkritischen nicht zum Erliegen kommt es binnnen Sekunden Überhitzung und Zerstörung des Reaktors da die exponentiell weiter ansteigt. Schlagartig verdampfende Flüssigkeiten und können dabei eine Explosion des Reaktors bewirken in der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl geschehen.

Kommt die Kernreaktion zum Erliegen wird den radioaktiven Zerfall von Spaltprodukten jedoch weiterhin Wärme produziert. diese Restwärme nicht durch das Kühlsystem oder Notkühlsystem abgeführt kommt es durch steigenden Temperaturen zu einer Kernschmelze bei der die Strukturen des Reaktorkerns schmelzen. In der Schmelze läuft die unter Umständen wieder an und erzeugt dadurch Hitze. Aber auch ohne Rekritikalität wird der der Kernschmelze als größter anzunehmender Unfall kurz GAU bezeichnet. Bei einem GAU ist davon dass über Überdruckventile oder andere Leitungen radioaktive in die Umwelt entweichen. Hält wie beim von Tschernobyl das Reaktorgebäude nicht stand tritt eine große Menge radioaktiver Stoffe aus was auch Super-GAU bezeichnet wird.

Siehe auch: Kernspaltung

Reaktortypen

Reaktoren werden nach der Art der und der Bauweise unterteilt.

Mit normalem Wasser moderierte Reaktionen finden Leichtwasserreaktor statt der als Siedewasserreaktor oder Druckwasserreaktor ausgelegt sein kann. Leichtwasserreaktoren benötigen angereichtertes als Brennstoff.

Mit schwerem Wasser moderierte Schwerwasserreaktoren erfordern eine große Menge des teuren Wassers können aber mit natürlichem d.h. nicht Uran betrieben werden.

Ein Hochtemperaturreaktor (auch Kugelhaufenreaktor) nutzt Kohlenstoff (in Form Graphit) als Moderator.

Daneben gibt es Brutreaktoren (Schnelle Brüter) in denen 238 U in 239 Pu umgewandelt wird. Brutreaktoren arbeiten mit schnellen und verwenden Natrium als Kühlmittel.

Eine Besonderheit stellt der Naturrektor in Oklo dar.

Derzeit wird weltweit aktiv an neuen gearbeitet insbesondere mit Blick auf den erwarteten Energiebedarf.

Sicherheit und Politik

Das von Kernreaktoren ausgehende Gefahrenpotential sowie bislang ungelöste Frage der Lagerung der anfallenden radioaktiven Abfälle haben nach Jahren der Euphorie seit 70 Jahren des 20. Jahrhunderts in vielen zu Protesten von Atomkraftgegnern und einer Neubewertung der Kernkraft geführt.

Orte mit Atomreaktoren

Bekannte Nuklearunfälle


Siehe auch: Reaktorphysik Kernkraftwerk Liste der nuklearen Unfälle

weitere Informationen

Basiswissen zur Kernenergie



Bücher zum Thema Atomreaktor

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