Der schnelle brüter
Der Schnelle Brüter besteht aus drei Kreisläufen
1. Aus dem Primär-Natrium-Kreislauf
2. Aus dem Sekundär-Natrium-Kreislauf
3. Aus dem Wasserdampfkreislauf
Primär-Natrium-Kreislauf
Im Primärkreislauf wird das Uran-238 in spaltbares Plutoniom-239 durch Beschuss von schnellen Neutronen umgewandelt.
Die dabei entstehende Wärme Energie wird an das Natrium, im Reaktortank enthalten, abgegeben. In diesem Kreislauf ist das Natrium radioaktiv.
Das Natrium ist durch die freien Neutronen radioaktiv. Um das radioaktive Natrium in der Sicherheitszone des Reaktorgebäudes zu behalten, wird die wärme über den Sekundär-Kreislauf an den Wasserdampf-Kreislauf weiter gegeben.
Sekundär-Natrium-Kreislauf
Im Sekundärkreislauf erhitzt das Natrium, welches jetzt nicht mehr Radioaktiv ist, das Wasser was durch ein Rohr zur Turbine verläuft zu Wasserdampf. Das Natrium welches von dem erhitzen des Wasserdampfes ein wenig abgekühlt ist läuft wieder in den Primärkreislauf zurück.
Wasserdampf-Kreislauf
Im Wasserdampf-Kreislauf wird der im Sekundärkreislauf, erzeugte Wasserdampf zu einer Turbine geleitet. Der Wasserdampf treibt jetzt die Turbine an.
Nach dem der Wasserdampf die Turbine angetrieben hat und nicht mehr gebraucht wird verläuft sein Weg in den Kondensator wo er wieder abgekühlt wird.
Es ist aus Sicherheitstechnischen Gründen notwendig drei Kreisläufe bei diesem Reaktortyp zu verwenden. Da das Natrium durch die freien Neutronen im Reaktor Radioaktiv ist.
Nur unter Aussenden von Betateilchen zerfällt das radioaktive NA-24 zu Magnesium, welches nicht mehr radioaktiv ist.
23 1 24
Na + n Na (Aktivierung);
11 0 11
24 0 24
Na + e Na (radioaktiver Zerfall)
12 -1 11
Der Schnelle Brüter
Da in Siede- und Druckwasserreaktoren nur das in dem natürlichen Uran nur zu 0,7% vorhandene Uran-235 verwendet werden kann gibt es den Schnellen Brüter. Hier kann das Uran-238 verwendet werden.
Der Kern, eines Atoms Uran-238 kann aber ein Neutron aufnehmen.
Ein Schneller Brüter ist ein Kernreaktortyp. Dieser Kernreaktortyp dient zur Erzeugung von Strom und zur Gewinnung von Plutonium-239.
In mehreren Stufen kann das Uran-238 in spaltbares Plutonium-239 umgewandelt werden.
In den der Brutzone eines Schnellen Brüters wird das Uran-238 in spaltbares Plutonium umgewandelt.
Dies geschieht folgendermaßen:
Dem schwer spaltbaren Uran-238 werden schnelle Neutronen zugeführt dabei wandelt es sich um in Plutonieum-239.
Das Plutonium wird quasi erbrütet.
Durch die Steuerstäbe die im Primärkreislauf enthalten sind kann der Prozess das aus Uran-238 mehr Plotonium-239 erzeugt wird als wie durch die Kernspaltung verwendet wird, gesteuert werden.
In der Spaltzone wird Plotonium-239 immer wieder aufs neue gespalten um damit schnelle Neutronen zu gewinnen die bei den Kernbeschuss des Uran-238 nötig sind. Hierbei wird auch Wärmeenergie erzeugt. Auch diese wird zum Teil an das Natrium weiter gegeben. Da das Plutonium-239 bei seiner Spaltung mehr Neutronen frei setzt als benötigt sind, setzen sich die übrigen in dem Kühlmittel ab.
Was dazu führt das dieses radioaktiv wird.
Die Brennelemente (Brutzone und Spaltezone) geben ihre Energie an das Natrium ab, welches als Kühlmittel um die Brennelementen herum fließt! Hier ist das Natrium noch radioaktiv. Die Energie entsteht bei dem Beschuss von Uran-238 mit schnellen Neutronen. Die dabei entstehende Wärmeenergie wird an das Kühlmittel abgegeben.
Natrium wird als Kühlmittel verwendet, weil Wasser die große Menge an Wärmeenergie, die aufgrund der hohen Spaltstoffkonzentration erzeugt wird, nicht schnell genug abführen kann.
Das Natrium gibt dann die Energie an das Natrium im Sekundärkreislauf weiter.
Nun ist das Natrium nicht mehr radioaktiv.
Von dort aus wird es weiter geleitet (mit Hilfe von Pumpen) in den Dampferzeuger.
Hier verläuft ein Rohr entlang welches ganz zu Anfang beim hinein fließen Wasser enthält.
Das Natrium gibt hier seine Energie an das Wasser weiter, hier wird dadurch Wasserdampf (ca.500°C bei 180 bar) erzeugt. Welcher die Aufgabe hat die Turbine im Wasser-Dampf-Kreislauf anzutreiben.
Der Wasserdampf wird vom Sekundär-Natrium-Kreislauf mit Hilfe einer Pumpe in den Wasserdampf-Kreislauf weiter geleitet.
Hier hat der Wasserdampf die Aufgabe die Turbine, welche zur Strom Erzeugung da ist, anzutreiben.
Ist dieser Vorgang beendet Gelangt der Wasserdampf in den Kondensator, wo es mit Hilfe von Kühlwasser wieder aufbereitet wird zum wieder Gebrauch.
Anschließend ist der Wasserdampf wieder flüssig!
Einige noch zu klärende Fregen
warum wird Wasser nicht als Kühlmittel benutzt?
Als Kühlmittel kommt auf keinen Fall Wasser in Frage, weil dieses die nötigen schnellen Neutronen abbremsen würde.
Deswegen setzt man als Kühlmitten Natrium ein.
Gibt es irgend welche Gefahren?
Ja!
Das verwendete Natrium stellt eine große Gefahr da, weil es in Verbindung mit Luft sehr heftig reagiert.
Schon ein kleines Leck in einem Rock wo durch das Natrium verläuft kann zu großen und heftigen Natrium Bränden führen!
Was ist der Unterschied zwischen Normalen Reaktoren und dem Schnellen Brüter?
Normale Reaktoren
Schneller Brüter
- funktionieren nicht mit Uran-238
-funktionier mit Uran-238
- sind auf spaltbares Uran-235 angewiesen
-Spaltbares Plutonium-239 (gibt bei jeder Spaltung 2-3 Neutronen ab)
- diese abgegebene Neutron dienen dazu Uran-238 in spaltbares Plutonium umzuwandeln
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