Physik
Von
Tom Wiechert
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TWiechert@aol.com
Benotung
??? (10. Klasse)
Allg. Anmerkung
Ihr dürft dies Gerne als Hausaufgabe bzw. Referat einreichen und dafür die Punkte kassieren. Ich möchte allerdings mit Nachdruck darum bitten über Reaktionen/Noten informiert zu werden.
Danke!
Spezielle Anmerkung
Dieses Referat ist ziehmlich alt, ich habe es vor 5 Jahren Geschrieben. Ich glaube die Reaktion des Lehrers war positiv!
Physikreferat :Welche Umwelteinflüsse hat ein Kernkraftwerk?
1. Einfluß durch den Kühlturm
Die bei der Kondensation des Dampfes Freiwerden Wärme wird entweder direkt einem Fluß zugeführt oder über einen Kühlturm an die Umgebungsluft abgegeben. Die Wärmeabgabe an Flüsse ist nur dann gestattet, wenn dadurch das ökologische Gleichgewicht des Flusses nicht gefährdet wird. Direkte Flusswasserkühlung ist nur in der kühlen Jahreszeit erlaubt, so daß das zum Fluß ablaufende Wasser an warmen Tagen über einen Kühlturm gekühlt werden muß. Bei Abgabe der gesamten Abwärme über Kühltürme gelangen Wärme und Feuchtigkeit an die Umgebungsluft.
Ein Kraftwerk mit einer Leistung von 1300MW gibt die gewaltige Abwärmemenge von etwa 2600MW und ungefähr 0,8m³/sec. Feuchtigkeit über den Kühlturm ab. Der Einfluß auf die Umgebung bleibt aber unmeßbar gering (ca. 1/10 °C bzw. 1/10% Luftfeuchtigkeit in unmittelbarer Umgebung des Kraftwerks. Die Ausdehnung der Kühlturmdampfschwaden hängt von der Witterung ab:
-Trockenes Wetter è Fahne sehr kurz.
-Feuchte Witterung è Fahne einige km lang.
Eine Nutzung der Abwärme wäre also sehr sinnvoll, ist aber z.Zt. (1981) wegen der niedrigen Temperatur der anfallenden Wärme (ca. 35°C) und der sehr hohen Verteilungskosten bisher noch unwirtschaftlich.
Projekte zur Nutzung der Abwärme sind derzeit im Versuchsstadium.
2. Einfluß über die Aktivitätsabgabe in der Luft.
Das Reaktorgebäude muß be- und entlüftet werden. Die Lüftungsanlagen lassen einen Unterdruck gegenüber der Außenluft entstehen. Bei Undichtigkeiten kann also höchstens Umgebungsluft in das Gebäude hineingelangen - nie umgekehrt!
Die Abluft wird vor der Abgabe gründlich gefiltert. Trotzdem können radioaktive Partikel durch den Filter gelangen.
Deshalb muß die Abluft über einen 170m hohen Schornstein abgegeben werden, indem sich 3 unabhängige
Geigerzähler befinden. Bei überhöhten Werten wird die Abgabe abgesperrt. Falls überhöhte Radioaktivität 1 Jahr anhalten würde und sich ein Mensch am Kraftwerkszaun diesem radioaktiven Einfluß aussetzte, dann erhielte er eine Strahlenbelastung von max. 30 mrem pro Jahr, das entspricht etwa 1/3 der in Deutschland vorhandenen natürlichen Strahlenbelastung aus Kosmos und Erdboden.
In Wirklichkeit aber ist die Strahlenbelastung durch ein KKW viel kleiner, nämlich weniger als 1 mrem pro Jahr im Normalbetrieb, d.h.
weniger als 1% der natürlichen Strahlenbelastung in Deutschland.
3. Einfluß über die Aktivitätsabgabe in das Wasser
Ein Teil des im Kraftwerk anfallenden Abwassers ist radioaktiv. In der Wasser-Reinigungsanlage wird die Radioaktivität und der Schmutz aus dem Wasser entfernt und verfestigt. Dieser Vorgang kann aber aus technischen Gründen nicht 100%ig durchgeführt werden. Deshalb gelangen geringe Aktivitätsmengen ins Freie.
Wie bei der Abluft wird dreifach der Meßwert hergestellt, bei Überschreitung des Grenzwertes schließt automatisch eine Absperrung. Selbst bei Abgabe der genehmigten Werte würde ein Mensch, der sich ein Jahr lang von diesem Wasser ernährt nicht mehr als 30mrem erhalten. Auch hierbei ist der abgegebene Wert viel kleiner als der Grenzwert.
4. Bewertung dieser Einflüsse
Wie die Folie schematisch darstellt, kann der Mensch in Umgebung eines KKWs zusätzlich zur natürlichen Strahlenbelastung radioaktiv belastet werden.
1) durch direkte Bestrahlung aus der Abluftfahne;
2) durch Einatmen von aktiven Stoffen;
3) durch Aufnahme aktiver Nahrungsmittel, auch solcher, die in Tieren gebildet wurden, z.
B. Milch, Fisch, Honig
Diese Belastung muß man im Vergleich zur natürlichen Strahlenbelastung sehen. Es hat sich erwiesen, daß die Summe aller Aktivitätsbelastungen in der Umgebung eines Kraftwerks weit unter 1% des natürlichen Belastungswertes liegt. In Folie 16 sieht man, in welchem Verhältnis die natürlichen radioaktiven Stoffe in Milch, Bier und Trinkwasser zu der Radioaktivität im Fluß durch KKWs steht, nämlich
1200 : 400 : 10 : 1 .
Diese Werte stehen für die Einheit der Radioaktivität, Picocurie pro Liter und beziehen sich auf die Gesamtaktivität.
Seit dem 1.
Jan. ist statt der Einheit - Ci - bzw. - pCi - eine neue Einheit der Radioaktivitätsmenge verbindlich vorgeschrieben:
Nämlich das Becquerel = ein Zerfall eines radioaktiven Atoms pro Sekunde.
37 Mrd. Bq = 1 Curie è 0,037 Bq = 1 Picocurie
Die natürliche radioaktive Belastung des Menschen unterliegt Schwankungen durch z.B.
geologische oder meteorologische Verhältnisse. Diese sind zigmal so groß wie die Belastung durch ein KKW im Normalbetrieb. Dies ist durch zahlreiche Meßreihen in der Umgebung deutscher und ausländischer KKWs belegt, die seit mehr als 20 Jahren von den Betreibern als auch von staatl. Instituten durchgeführt werden.
Dazu gehören:
- Messungen der Direktstrahlung und von Ablagerungen aus der Luft;
- Aktivitätsmessungen im Grundwasser, im Niederschlag, im Oberflächenwasser;
- Aktivitätsmessungen biologischer Objekte, wie Boden, Bewuchs, Flußschlamm, hydrobiologisches Material (z.B.
Wasserpflanzen), tierische Lebewesen (z.B. Bienen) und deren Produkte (z.B. Milch und Honig);
5. Meßergebnisse
Alle Meßergebnisse in der BRD ähneln sich.
Sie zeigen Ende der 50er Jahre einen Anstieg der Radioaktivität ( Aomtests ), und ab 1964 einen Rückgang ( Vertrag zum Verzicht auf oberirdische Atombombenversuche - 25.07.63)
Langlebige Nuklide wie Strontium 90 und Caesium 137 sind heute immer noch in der Umwelt enthalten. Der Anteil der Strahlenexposition aus dem radioaktiven Niederschlag betrug 1985 weniger als 1 Millirem pro Jahr. Die z. Zt.
in Betrieb befindlichen 370 KKWs mit ca. 250 000 MW elektrischer Leistung trugen nicht zur Strahlenbelastung bei.
Im Mai 1986 erlebte Europa einen Anstieg der Radioaktivität durch den Reaktorunfall im KKW Tschernobyl mit der Freisetzung sehr großer Mengen radioaktiven Stoffen in die Atmosphäre. Dies wurde durch das Fehlen eines Sicherheitsbehälters bei diesem Reaktortyp möglich.
In Folie 17 sind die Radioaktivitätsmessungen der Milch im zeitlichen Verlauf dargestellt (deutsche Durchschnittswerte). Als besonders wichtiges langlebiges Isotop wurde Caesium 137 gewählt und als Jahresmittelwert aufgetragen.
Strontium 90 wurde beim Reaktorunfall in Tschermobyl nur zu einen sehr geringen Anteil freigesetzt wurde.
Es ist zu erkennen :
1. Die In- oder Außerbetriebnahme eines Kernkraftwerkes macht siech in
keinem Fall bemerkbar.
2. Radioaktivitätsspitze bei Atomversuchen :
Trotz großer Halbwertszeit von Caesium 137 von 30 Jahren fiel der Aktivitätsanteil in 6 Jahren auf sehr kleine Werte ab. Das liegt daran, daß die Zufuhr ausschließlich über den radioaktiven Niederschlag erfolgt, die aufnahme in Pflanzen durch ihre Wurzeln aber gering ist.
Der radioaktive Niederschlag hält mehrere Jahre an. Das liegt daran, daß die radioaktiven Stoffe bei A-Bomben Exlosionen z.T. in sehr große Höhen (10-20km) gelangen und sich nur langsam und global auf der Erdob. ablagern. Deswegen stellt sich das Aktivitätsmaximum erst 1 Jahr nach der Explosion ein.
Der Unfal in Tschernobyl hatte eine sehr hohe, aber auch sehr steil abfallende Spitze von Cäsium 137 in der Milch zur Folge. Seine Höhe beruht auf der Tatsache, daß in KKWs viel mehr Cäsium 137 gebildet wird al bei A-Bomben Explosionen und daß die Ausbreitung der radioaktiven Stoffe sich nur auf Europa beschränkte (geringe Verdünnung). Die Steilheit des Abfalls beruht darauf, daß es sich um ein einmaliges Ereignis handle, bei dem die Radioaktivität nich in große Höhen getragen wurde- wie bei den A-Bomben Exlosionen - und sich deshalb sehr schnell auf der Erdoberfläche ablagerte. Die Aktivitätszufuhr über die Luft war bereits nach wenigen Wochen beendet.
Während die Strahlenbelastung der deutschen Bevölkerung
- durch die Atombombenversuche sich über etwa 6 Jahre (von 60-66) auf etwa 140mrem summierte.
- durch den unfall von Tschernobyl sich über 4-6 Jahre auf etwa 40 mrem summieren wird.
- Durch die Natur etwa 100-200mrem pro Jahr(je nach Wohnort) beträgt, ist die Radioaktivitätsbelastung der durch deutsche KKWs im Normalbetrieb viel weniger als 1mrem pro Jahr!
Katastrophale Radioaktivitätsabgaben wie in Tschernobyl sind bei deutschen KKWs wegen der strikten Anwendung von Sicherheitsbehältern und Reaktorgebäuden ausgeschlossen.
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