Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?
Im Atomkraftwerk wird Strom durch Kernspaltung erzeugt. Durch die Spaltung des Urans wird Wasser aufgeheizt und Wasserdampf gewonnen. Der Wasserdampf treibt wiederum eine Turbine an, die an einen Generator gekoppelt ist; dieser Generator erzeugt den Strom im Kernkraftwerk.
Ein Atomkraftwerk erzeugt Strom mit radioaktivem Uran
Der Rohstoff für die Kernspaltung ist Uran, ein radioaktives Schwermetall. Uran wird aus Uranerz gewonnen und in Brennstofftabletten gepresst. Diese Tabletten, auch Pellets genannt, enthalten rund fünf Prozent Uran 235. Zwei der Pellets reichen aus, damit ein 4-Personen-Haushalt ein Jahr lang mit Strom versorgt werden kann. Die Brennstofftabletten im Kernkraftwerk werden in Metallrohre, in sogenannte Brennstäbe, eingeschlossen und kommen als solche in ein dickwandiges Reaktordruckgefäß, wo die Brennstäbe von Wasser umspült werden. Der Kernbrennstoff ist damit einsatzbereit.
Im Reaktor: Kernspaltung durch Neutronen
Jedes Atomkraftwerk besitzt einen nuklearen und einen konventionellen Teil zur Stromerzeugung. Im ersten Teil, im Reaktor, wird Wärme erzeugt und Wasser durch Kernspaltung erhitzt. Es entsteht Wasserdampf. Doch wie läuft die Kernspaltung ab? Der Urankern besteht aus Neutronen und Protonen. Trifft ein zusätzliches Neutron auf diesen Atomkern, wird dieser instabil und spaltet sich auf. Bei dem Spaltungsprozess entstehen Wärme und zusätzlich zwei bis drei weitere Neutronen. Diese lösen, verlangsamt durch Wasser, weitere Spaltungen aus: Es kommt zu einer Kettenreaktion, die von dem Reaktorfahrer, also der Zentrale des Kernkraftwerks, exakt gesteuert und kontrolliert werden kann. Das geschieht, indem die Steuerstäbe mehr oder weniger in den Reaktor eingefahren werden.
total phänomenal · Kernkraft (2016)
Der Film erklärt wie Kernspaltung funktioniert. Außerdem, wie es zur Atomkatastrophe von Fukushima kommen konnte. Für den Unterricht ab Klasse 5.
Kernkraftwerk: Stromgewinnung durch Wasserdampf und Wärme
In einem Druckwasserreaktor, wie hier im Film dargestellt, gelangt das erhitzte Wasser vom Reaktor zu einem Dampferzeuger, wo die Wärme in einen Sekundärkreislauf abgegeben wird. Dieser ist von dem nuklearen Kreislauf abgekoppelt, damit das Wasser im zweiten Kreislauf nicht radioaktiv belastet wird.
In diesem Sekundärkreislauf verdampft das Wasser; der Wasserdampf wird an eine Turbine weitergeleitet, die wiederum an einen Generator gekoppelt ist. Im Generator wird schließlich Strom erzeugt, der in die Hochspannungsnetze zur Stromversorgung eingespeist wird. Es gibt aber auch noch einen anderen Kernkraftwerkstyp, den Siedewasserreaktor. Der Unterschied zum Druckwasserreaktor ist, dass der Wasserdampf im Siedewasserreaktor noch radioaktive Stoffe enthält, da dort nur ein Kreislauf für die Wärmeübertragung zuständig ist.
Tschernobyl
Dieser Schwerpunkt erinnert an die Auswirkungen der Katastrophe von Tschernobyl und bietet umfangreiche Informationen rund um das Thema Kernkraft.
