Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

69 Kernenergie 22.6 Beispiel Schneller Brüter Im Brutreaktor werden U-233 oder auch Pu-239 durch Neutronenbeschuss künstlich erzeugt. Im schnellen Brüter werden die Neutronen nicht durch ein Moderatormittel gebremst. Die Neutronen, die nicht bei der Spaltreaktion verbraucht werden, dienen beispielsweise zur Umwandlung des Brut- stoffs U-238. Damit die Neutronen nicht abgebremst werden, kann Wasser nicht als Kühlmittel verwendet werden. An seiner Stelle werden flüssige Metalle mit schwereren Atomkernen verwendet. Abb. 69.1 Der Schwimmbadreaktor wird in der Forschung eingesetzt. Das Wasser dient als Kühlmittel, als Moderator und als Abschirmung. Steuerung Die Brennelemente enthalten das spaltbare Material. Die Regelstäbe absorbieren Neutronen. Abb. 69.2 In Siedewasserreaktoren siedet das Wasser im Reaktorkern. Der Dampf treibt bei einem Druck von etwa 70 bar eine Turbine in einem geschlossenen Kreislauf. Wasser siedet im Reaktorkern Der heiße Dampf treibt eine Turbine. Generator Dampfkreislauf Abb. 69.3 Das Kühlwasser des Druckwasserreaktors steht unter einem Druck von etwa 150 bar. In einem Dampferzeu- ger gibt dieses etwa 300 °C heiße Wasser die Energie in einen Sekundärkreislauf (etwa 70 bar) ab, mit dessen Dampf eine Turbine betrieben wird. Das Kühlwasser im Reaktorkern steht unter einem Druck von etwa 150 bar (frei von Dampf). Im Dampferzeuger gibt das  300 °C heiße Wasser die Energie in einen Sekundärkreislauf ab. Generator Dampfkreislauf Der Dampf treibt die Turbine. Abb. 69.4 In der Nuklidkarte sind die Brutreaktion von 232 Th zu 233 U und die Brutreaktion von 238 U zu 239 Pu dargestellt. Neutronenzahl N Kernladungszahl Z 231Th 232Th 233Th 234Th 235Th 237 Pa 232 Pa 233 Pa 234 Pa 235 Pa 236 Pa 237 U 233 U 234 U 235 U 236 U 238 U 239 U 237 Np 234 Np 235 Np 236 Np 238 Np 239 Np 240 Np 237 Pu 235 Pu 236 Pu 238 Pu 239 Pu 240 Pu 241 Pu β -Zerfall Neutronen- einfang Brutreaktion von U zu U 238 239 Brutreaktion von Th zu U 232 233 Abb. 69.5 Im schnellen Brüter dient flüssiges Natrium als Kühlmittel. Da Natrium heftig mit Wasser reagiert, müssen besondere Sicherheitsvorkehrungen für den Wärmetauscher getroffen werden. Schnelle Brüter erzeugen während des Be- triebes spaltbares Material. Dieses kann anschließend in Wie- deraufbereitungsanlagen aus den verbrauchten Brennstäben gewonnen werden. Flüssiges Natrium dient als Kühlmittel. Generator Dampfkreislauf Der Dampf treibt die Turbine. Wärmetauscher A1 Recherchiere welche Staaten schnelle Brüter ein- gesetzt haben bzw. noch verwenden! Welche Proble- me sind aufgetreten? A2 Erkundige dich, wo es Wiederaufbereitungsanla- gen gibt! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv