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  Kernphysik



1, Grundprinzip des Spaltungsprozesses                    Spaltung eines Brennstoffes (Uran, U-235)  Beschuss mit Neutronen (Anlauf mit einer Neutronenquelle,                     z.B. mit Alphateilchen beschossenes Beryllium)  es entsteht unbeständiges U-236  2 Neutronen, Kettenreaktion   Wärmenergie wird umgewandelt in Elektrizität  2. Spaltungsprozess im Reaktor             Uran wird als Erz abgebaut (USA, Frankreich) natürliches Uran enthält:U-238 (99,27%), U-235 (0,711%), U-234 (0,0054%)  U-238 hemmend bei Spaltung       nimmt Neutron auf ohne große Energiemengen freizusetzen  U-235 dagegen sehr geeignet  Vergleich: Feuer mit nassem und trockenem Holz  U-238,  Anreicherung :   - Umwandlung des Erzes in Uranhexfluorid UF6       -    - technisch und finanziell aufwendig   Herstellung von Brennstäben: mehrere Brennstäbe dann zu Brennelementen diese Form kommt dann in den Reaktor im Reaktor findet Spaltungsprozess statt           Folie 2  Moderator: bremst die Neutronen -> thermische Neutronen            nur die thermischen können eingefangen werden + spalten            viele Stoffe können bremsen            sie dürfen Neutronen aber nicht aufnehmen    Stoffe: Kohlenstoff, Beryllium, Wasser (schweres)            bei Wasser ist Gefahr der Anlagerung            Brennstäbe werden mit Moderator umgeben (Urancarbid)  Regelstäbe: fangen Neutronen ein, Kontrolle der Reaktion,             sonst unkontrolliert -> Atombombe     Stoffe: Kadmium, Bor, Hafnium  Reaktor: Vorgang der Spaltung          Zustände:  kritisch: konstante Reaktionen, konstante Zahl  reagierender Neutronen                     überkritisch: steigende Neutronenzahl          Regelstäbe zur Kontrolle3. Technischer Aufbau eines Kernkraftwerkes Heizkessel wird durch Reaktor ersetztWärmeübertragung entweder direkt, oder mit Zwischenkühlmittel enorme Leistung: 1kg U-235 ermöglicht Stromversorgung einer                 100.000 Einwohner Staat für einen Tag                                                  Strahlenabschirmung: Alpha-, Beta- Strahlung durch wenige mm                absorbierendes Material                     Gamma-Strahlung durch dicke (einige Meter)                      Wände aus Beton, Stahl und Blei                     Neutronen zunächst bremsen, dann absorbieren                                                     (Lithium, Bor) 4.

Reaktortypen   Druckwasserreaktor    Erläuterung anhand der Folie   Siedewasserreaktor    effektiver,     technisch einfacher, billiger    Verseuchung des Kühlwassers und Turbinen   Schnellebrüter                                             , Schneller-Natrium-Reaktor   Brennstoff U-235, U-238 Gemisch   betreib mit schnellen Neutronen -> 5x Wärme   Start mit U-235, wobei dann Plutonium erbrütet wird   Gewinnung von besseren Brennstoffen Brutprozess                                              U-238 wird in einen Reaktor gebracht   und mit Neutronen ausgekocht   U-238 nimmt Neutron auf -> U-239   ein Neutron wird zum Proton -> Neptonium-239 + Elektron             "             "   -> Plutonium-239 + Elektron   Plutonium ist erbrütet    genauso U-233 aus Thorium-232    Wiederaufbereitungsanlage: Rückgewinnung von Uran und Plutonium                             aus verbrauchten Brennstäben                            Trennung von Spaltprodukten (ferngest.)  5. Probleme Veränderung der Werkstoffe durch den Einfluss der Strahlung Festigkeit größer, aber sehr spröde versch. Stahlformen untersch. -> Mischung  Strahlenschutz, ständige Messungen  Abfallwärme, umkippen von Gewässern  radioaktive Abfälle, Atommüll 1. warten, bei kurzlebigen Stoffen 2.




Endlagerung in Salzbergwerken, Bauwerken 3. Abgabe an die Umwelt innerhalb zulässiger Grenzen Ziel: Kernfusion  

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