Kernkraftwerke
Ein Kernkraftwerk unterscheidet sich von herkömmlichen Kraftwerken zunächst in der Art der Wärmegewinnung. Bei Kohle-, Öl- und Gaskraftwerken werden fossile Brennstoffen verbrannt, bei Kernkraftwerken durch die Kernspaltung.
Der unter hohem Druck stehende Dampf versetzt eine Turbine in Drehungen, diese treibt einen Generator an, der den Strom erzeugt. Kernkraftwerke sind unterschiedlich aufgebaut, entsprechend des Reaktortyps, der als Wärmequelle dient:
Siedewasserreaktor (Ein Leichwasserreaktor - das Wasser verdampft direkt im Reaktordruckbehälter)
Druckwasserreaktor (Ein Leichtwasserreaktor - das Wasser bleibt im Reaktordruckbehälter unter hohem Druck und deshalb flüssig. Hier wird der Dampf erst nach Abgabe der Wärme in einem zweiten Wasserkreislauf erzeugt)
Bei den gebräuchlichen Leichtwasserreaktoren befinden sich die Brennelemente in einem Reaktordruckbehälter. Durch die Kernspaltungen in den Brennelementen werden diese sehr heiß.
Sie geben diese Hitze an Wasser ab, das die Brennelemente umströmt.
Schwerwasserreaktor
Hochtemperaturreaktor
Wie entsteht die Wärme im Reaktor ?
Als Brennstoff dient Uran235, das in der Natur vorhanden ist. Wie jede Materie, besteht Uran aus Atomen. Ein Atom besteht aus zwei Gruppen von Bausteinen: innen der Atomkern, aussenherum die Elektronen. Für die Wärmeerzeugung benutzt man nur die Atomkerne - daher auch der Name "Kernkraftwerk". Mit Hilfe von Neutronen, ein elektrisch neutrales Teilchen - werden die Atomkerne gespalten.
Bei der Spaltung der Atomkerne entstehen unter anderem radioaktive Kernbruchstücke und weitere Neutronen. Diese können wieder neue Spaltungen von Urankernen auslösen, so dass es zu einer Kettenreaktion kommen kann.
Die Kontrolle der Kettenreaktion erfolgt durch Regulierstäbe, welche je nach Position mehr oder weniger Neutronen einfangen und damit dem Spaltprozess entziehen. Die "herumfliegenden" Kernbruchstücke werden durch Atome in unmittelbarer Umgebung abgebremst und damit die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. Diesen Vorgang kann man sich ähnlich vorstellen, wie die Wärme, die in einer Velopumpe beim zusammenpressen der Luft durch die Stossprozesse und damit Reibung der Luftbestandteile untereinander entsteht.
Diese Wärme wird verwendet, um Wasser in Dampf zu verwandeln.
Im Siedewasserreaktor verdampft das Wasser direkt im Reaktordruckgefäss. Der Dampf wird von dort direkt auf die Turbinen gelenkt. Im Druckwasserreaktor verhindert man durch entsprechenden Druck das Sieden des Kühlwassers. Das heisse Wasser übergibt seine Wärme bei diesem Reaktortyp in einem Wärmeaustauscher (Dampferzeuger) an einen zweiten Kreislauf, in dem der so produzierte Dampf eine Turbine antreibt.
Wie ist die Sicherheit aufgebaut ?
Als Folge von Kernspaltungen entstehen im Reaktor radioaktive Stoffe. Diese könnten bei einem schweren Störfall möglicherweise in die Umwelt gelangen.
Um dies weitgehendst zu verhindern, verfügt jedes Kernkraftwerk über eine Anzahl von Sicherheitsbarrieren und Sicherheitssysteme, die den sicheren Einschluss der radioaktiven Stoffe und die Abschirmung der Direktstrahlung gewährleisten sollen.
Man kann diese Barrieren als ineinander gestellte Gefässe betrachten. Falls eines der Gefässe leckt, sind weitere für die Sicherheit vorhanden. Damit radioaktive Stoffe aus dem Brennstoff in die Umgebung gelangen können, müssten mehrere Barrieren (Gefässe) durchbrochen werden.
In einem Kernkraftwerk sind generell alle wichtigen Schalt-, Steuer-, Mess-, Abstell-, Kühl und Versorgungssysteme mehrfach vorhanden, um eine hohe Verfügbarkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
Was könnte trotzdem passieren?
Beim Bau eines Kernkraftwerks werden weitgehende Vorbereitungen getroffen, um alle Ereignisse, die zur erhöhten Freisetzung radioaktiver Stoffe an die Umgebung führen könnten, so zu beherrschen, dass die radiologischen Auswirkungen in der Umgebung nicht so verheerend sind.
Um das zu erreichen, sind viele Sicherheitssysteme mehrfach vorhanden. Bei einem Unfall müssten deshalb mehrere Systeme gleichzeitig ausfallen, um eine ernsthafte Gefährdung der Bevölkerung zu bewirken.
Wie könnte die Freisetzung von radioaktiven Stoffen zeitlich ablaufen?
Ein schwerer Unfall im Kernkraftwerk westlicher Bauart läuft nicht "explosionsartig" ab. Vom Beginn des Störfalls bis zur Freisetzung kann es Stunden bis Tage dauern, wobei jede mögliche Gegenmassnahme ergriffen wird, um den Unfall zu vermindern.
Für die Planung des Notfallschutzes für die Bevölkerung wird ein Modell-Ablauf eines Kernkraftwerk-Unfalls angenommen. Dieser Ablauf deckt den grössten Teil der denkbaren Unfallabläufe ab, die zu einer Gefährdung
der Bevölkerung führen könnten.
Was ist ein GAU?
Grösster anzunehmender Unfall, aufgrund der Kenntnis eines Kernreaktors abgeschätzter Unfall mit oft katastrophalem Schadensausmass. Allgemeiner wird ein solcher Störfall mit "Auslegungsstörfall" bezeichnet.
Ein solcher Unfall war der Reaktorunfall im Kernkraftwerk Three Mile Island bei Harrisburg, der Unfall blieb im wesentlichen auf den Reaktor und das Innere des Sicherheitsbehälters beschränkt.
Als Super-GAU werden Reaktorunfälle bezeichnet, deren Schadensausmaß über der Auslegung liegt. Dazu kann man die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl zählen, bei der eine in der Konstruktion nicht berücksichtigte Verkettung von Umständen die Anlage zerstört hat und eine sehr große Menge an radioaktiven Stoffen freigesetzt wurde.
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