Borlein Kerntechnik
2. Auflage 2011
ISBN: 978-3-8343-6151-6
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
E-Book, Deutsch, 338 Seiten
ISBN: 978-3-8343-6151-6
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Bis zum Jahr 2030 wird von der Internationalen Energie Agentur (IEA) ein Wachstum des Primärenergieverbrauchs von weltweit 50% prognostiziert (World Energy Outlook, 2006). Dabei werden die stärksten Zuwächse in den Entwicklungsländern zu verzeichnen sein. Aber auch die Industriestaaten werden ihren Energiebedarf weiter steigern.
Im Angebot der verschiedenen Energieformen leistet die Kernenergie weltweit einen entscheidenden Beitrag zur Sicherung der Energieversorgung. Der Bedarf an gut ausgebildeten Fachleuten in Energie- und Systemtechnik ist steigend, wobei fachübergreifendes Wissen immer wichtiger wird. Mit diesem Buch erhält der Leser auch ohne Vorwissen deshalb eine ganzheitliche Darstellung des Themenkomplexes. Neben den zukunftsträchtigen Reaktorkonzepten des Hochtemperatur- und des Fusionsreaktors wird die Funktionsweise der beiden in der Bundesrepublik betriebenen Leistungsreaktortypen Druck- und Siedewasserreaktor besprochen. Viele Abbildungen, Fotos und Diagramme vereinfachen den Zugang zur beschriebenen Technik.
- Grundlagen
- Radioaktive Strahlung
- Das Uran
- Reaktorphysik
- Kernkraftwerke
- Konventionelle Kraftwerkstechnik
- Behandlung radioaktiver Abfälle
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;Titel;3
2;Copyright;4
3;Vorwort;5
4;Vorwort zur 2. Auflage;7
5;Inhaltsverzeichnis;9
6;1 Einführung;15
6.1;1.1 Geschichte der Kernenergie;15
6.2;1.2 Kernkraft in der Energieversorgung;18
7;2 Grundlagen;27
7.1;2.1 Aufbau des Atoms;27
7.2;2.2 Massendefekt, Bindungsenergie;31
8;3 Ionisierende Strahlung;35
8.1;3.1 Kernumwandlungen und Radioaktivität;35
8.2;3.2 Aktivität;46
8.3;.3 Wechselwirkungen von Strahlung mit Materie;48
8.4;3.4 Wirkung ionisierender Strahlung;53
8.5;3.5 Strahlenschutz;62
9;4 Brennstoffversorgung;83
9.1;4.1 Uranvorkommen und Uranerzgewinnung;83
9.2;4.2 Urananreicherung, Brennstoffaufbereitung;89
9.3;4.3 Brennstoffverarbeitung;99
9.4;4.4 Brennelemente;100
10;5 Reaktorphysik;105
10.1;5.1 Kernspaltung;105
10.2;5.2 Produkte der Kernspaltung;117
10.3;5.3 Neutronenhaushalt;124
10.4;5.4 Reaktorregelung;130
10.5;5.5 Moderator;145
10.6;5.6 Kühlmittel;149
10.7;5.7 Homogener, heterogener Reaktor;153
10.8;5.8 Konversions- und Brutprozesse;154
10.9;5.9 Brennstoffabbrand;157
11;6 Kernkraftwerke;159
11.1;6.1 Statistischer Überblick kerntechnischer Anlagen;160
11.2;6.2 Aufbau eines Kernkraftwerks;168
11.3;6.3 Kraftwerk-Kennzeichnungs-System;173
11.4;6.4 Sicherheitskonzepte;175
11.5;6.5 Druckwasserreaktor;197
11.6;6.6 Siedewasserreaktor;229
11.7;6.7 Hochtemperaturreaktor;241
11.8;6.8 Kernfusionsreaktor;250
12;7 Konventionelle Kraftwerkstechnik;281
12.1;7.1 Wasser-Dampf-Kreislauf;281
12.2;7.2 Komponenten des Sekundärkreises;284
12.3;7.3 Generator, Maschinentransformator;297
13;8 Behandlung radioaktiver Reststoffe;299
13.1;8.1 Entladen der Brennelemente aus dem Reaktor;301
13.2;8.2 Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Stoffe;304
13.3;8.3 Zwischenlager, Standortzwischenlager;307
13.4;8.4 Wiederaufarbeitung von ausgedienten Kernbrennstoffen;309
13.5;8.5 Direkte Endlagerung, Konditionierung radioaktiver Reststoffe;314
13.6;8.6 Endlagerkonzepte;317
14;Weiterführende Literatur;329
15;Quellenverzeichnis;330
16;Stichwortverzeichnis;333
4 Brennstoffversorgung (S. 83-84)
Erst haben die Menschen das Atom gespalten,
jetzt spaltet das Atom die Menschen.
Uran ist das 92. Element unseres Periodensystems (seine Kernladungszahl beträgt 92) und ist das letzte stabile, natürlich existierende Element. Es besitzt mehrere Isotope, die in unterschiedlicher Häufigkeit im Natururan vorkommen. Das häufigste Isotop ist das 238U mit seinen 146 Neutronen im Kern, das zu 99,2739% im Natururan enthalten ist.
Aufgrund einer kleinen Zerfallsreihe des 238U (über Th und Pa) wird 234U erzeugt, das sich demnach auch in kleinen Spuren 0,0056%) im natürlichen Uran findet. Neben diesen beiden ist noch das 235U mit einem Anteil von etwa 0,7205% im natürlichen Uran vorhanden. Für den Einsatz in den meisten Kernreaktoren ist vor allem das Isotop 235U relevant, weil es mit thermischen Neutronen spaltbar ist (vgl. Abschnitt 5.1.4).
Uran wurde im Jahre 1789 vom deutschen Chemiker M H K entdeckt. Es ist nach dem Planeten Uranus benannt, der nur 8 Jahre vorher von F W H entdeckt worden war. Auf die gleiche Weise wurden auch die dem Uran im Periodensystem (Bild 2.3) folgenden Elemente Neptunium und Plutonium benannt.
Uran als reiner Stoff ist ein von der Farbe her silbrig-weißes Metall mit hoher Dichte, das sich leicht mit Sauerstoff verbindet und deshalb auch als feines, metallisches Pulver brennbar ist. Natürliche Uranvorkommen liegen daher oxidiert vor. In metallischer Form ist Uran sehr reaktionsfreudig, wenn es mit Wasser in Verbindung gebracht wird. Deshalb wird in Kernreaktoren Uran stets in oxidischer Form verwendet. Uran kann sich in den meisten Säuren lösen und ist aus diesem Grund auch sehr giftig. In den folgenden Abschnitten werden die verschiedenen Stufen, die der Kernbrennstoff bis zu seinem Einsatz im Reaktor durchläuft, erläutert. Bild 4.1 zeigt ein Schema des Urankreislaufs, dessen erste Stufen in diesem Kapitel behandelt werden.
4.1 Uranvorkommen und Uranerzgewinnung
Mit einem Anteil von ca. 3...4 ppm ist Uran in der Erdrinde rund 100-mal häufiger vorhanden als Silber oder Gold und zudem relativ gleichmäßig über die Erde verteilt. Es gibt dabei regional leichte Unterschiede in der tatsächlichen Konzentration von Uran im umgebenden Boden. Zurzeit lassen sich die Erzvorkommen wirtschaftlich nutzen und abbauen, bei denen der Urangehalt bis zu 0,5% beträgt."
