Big Bang HTL 4, Schulbuch

146 Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) Das Kernstück jedes Reaktors sind die stabförmigen Brenn- elemente, die quasi als „Treibstoff“ dienen. Als spaltbares Element wird meistens U-235 verwendet. Dieses Isotop kommt in Natururan aber nur zu 0,7% vor. Deshalb wird es auf etwa 3% angereichert, damit der Spaltvorgang effizien- ter wird. Die Brennelemente sind in Wasser eingetaucht, das für die austretenden Neutronen als Bremssubstanz ( Moderator ) wirkt. Denn nur langsame Neutronen führen zu einer Spal- tung der U-235-Kerne. Damit die Kettenreaktion kontrolliert werden kann, gibt es Regelstäbe (Abb. 16.9). Diese bestehen aus einem Neutronen absorbierenden Material, etwa Cad- mium. Werden die Regelstäbe zwischen den Brennelemen- ten abgesenkt, wird die Leistung des Reaktors gedrosselt. Weltweit gibt es auf der Erde in über 30 Ländern rund 450 Atom-Reaktoren (Stand 2019; Abb.16.10), die etwas über 10 % des weltweiten Stroms liefern. Auf Grund der dramati- schen Klimaerwärmung (Kap. 19.2) wurde in den letzten Jah- ren immer wieder diskutiert, die Kernenergie wegen des in Summe geringeren CO 2 -Ausstoßes stärker einzusetzen. Durch die Katastrophe in Fukushima kam es aber in einigen Ländern – etwa in Deutschland – zu einem Umdenken. Au- ßerdem darf man die Probleme nicht aus den Augen ver- lieren, die die Verwendung von Kernenergie prinzipiell mit sich bringt. Info: CLIL – Problems with nuclear energy Abb. 16.10: Die Kernkraftwerke dieser Welt (Stand 2018) Abb. 16.9 (links): Schematische Darstellung eines Druckwasserreaktors : Er besteht aus drei unabhängigen Wasserkreisläufen. Der Wirkungsgrad wird erhöht, wenn der Wasserdampf nach dem Durchströmen der Turbinen abgekühlt wird. Das Kühlwasser wird dazu einem Fluss entnommen und in den Kühltürmen verdampft, die den Atomkraftwerken ihr charakteristisches Aussehen verleihen ( F3 , Abb. 16.2). Zusammenfassung In Atomkernen steckt ein ungeheures Energiepotenzial. Die Nutzung im Rahmen der Kernenergie ist aber auf Grund der Umweltgefährdung bis heute sehr umstritten. CLIL – Problems with nuclear energy One of the main problems is in the event of a malfunction in the operation of nuclear power plants. To classify these, the International Nuclear Event Scale (INES) was introduced. The scale ranges from 0 to 7. Level 0 is classified as a devia- tion. The stages 1 to 3 are classified as incidents, while the stages 4 to 7 are classified as accidents. The scale is based on a logarithmic scale: A transition to the next level means ten times the severity. Fortunately, only the catastrophic accidents in Chernobyl and Fukushima have ever reached level 7. Even if the operation of the power stations runs smoothly and the safety technology works without flawlessly, the problem of radioactivity still remains. The transport of nuclear waste, for example, is fraught with a risk, because in the event of an accident, the protective covers could break and radiation could be released (Fig. 16.11). The final disposal (Fig. 16.12) also represents a risk because highly active nuclear waste would have to be kept away from the environment for around 100,000 years. And who can guaran- tee that nothing will happen during this time? Fig. 16.11: Clearance of the blockades erected by demonstrators against nuclear waste transport on a street in Germany. Fig. 16.12: The radioactive waste generated during operation is, for example, melted and stored in drums in abandoned mines. i Z Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv