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Kernkraftwerke

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Energietechnik

Zusammenfassung

Zunächst werden die physikalischen Grundlagen der Kernenergie ebenso wie der prinzipielle Aufbau eines Reaktors vorgestellt, wobei der Reaktorsicherheit besonderes Augenmerk gewidmet ist. Bei der Vorstellung von Reaktorkonzepten wird vertieft auf Druck- und Siedewasserreaktoren eingegangen, die weltweit mit ca. 370 von insgesamt etwa 440 nuklearen Kraftwerksblöcken den Hauptanteil stellen. Andere Konzepte mit Zukunftspotenzial werden ebenfalls vorgestellt.

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Notes

  1. 1.

    Neutrinos sind elektrisch neutrale Elementarteilchen, die den Energie- und Impulserhalt sicher- stellen. Im vorliegenden Zusammenhang ist wichtig, dass ihre Wechselwirkungswahrscheinlichkeit äußerst gering ist.

  2. 2.

    Bindungsenergie Tritium: 8,481 MeV, He-3: 7,717 MeV.

  3. 3.

    Lat.: Der Weg. Ursprünglich war ITER ein Akronym für International Thermonuclear Experimen- tal Reactor.

  4. 4.

    MWd = MWTag = 24 MWh.

  5. 5.

    European Pressurized Water Reactor.

  6. 6.

    In der Erdkruste sind geringste Spuren natürlichen Plutoniums nachgewiesen worden [6].

  7. 7.

    CANada Deuterium Uranium.

  8. 8.

    Weitere Kernreaktionen, die jedoch seltener sind, sind nachgewiesen.

  9. 9.

    Im Rahmen nuklearer Abrüstungsabkommen, z. B. START II „Megatons to Megawatts“ (1993– 2013), wurden in der Vergangenheit bereits aus ehemaligen Kernwaffen Brennelemente gefertigt und anschließend in Reaktoren genutzt. Ein weiteres Abrüstungsabkommen ist z. B. New START (2011–2018) [19].

  10. 10.

    Zircaloy ist eine Zirkoniumlegierung.

  11. 11.

    Reaktivitätsstörfälle sind Störfälle, bei denen es zu einer unkontrollierten Kettenreaktion kommt, wie z. B. 1986 in Tschernobyl.

  12. 12.

    International Nuclear Event Scala.

  13. 13.

    International Atomic Energy Agency.

  14. 14.

    Organisation for Economic Co-operation and Development.

  15. 15.

    ACR: Advanced CANDU Reactor®.

  16. 16.

    Anticipated Transient without SCRAM: Betriebsstörung mit Versagen der Reaktorschnellab-schalttung.

  17. 17.

    Ein Temperaturkoeffizient gibt allgemein die Abhängigkeit einer physikalischen Größe von der Temperatur an. In diesem Fall ist gemeint, dass mit zunehmender Temperatur die Kritikalität des Reaktors abnimmt.

  18. 18.

    Als Leistungsexkursion bezeichnet man das Ansteigen der Reaktorleistung auf ein Vielfaches des Nennwerts binnen Sekunden bzw. Sekundenbruchteilen.

  19. 19.

    In den Filtern reagieren radioaktive Stoffe mit dem Filtermaterial und werden durch diese chemischen Verbindungen im Filter zurückgehalten. Edelgase sind jedoch chemisch inert, so dass es keine Möglichkeit der Rückhaltung gibt.

  20. 20.

    Die Konversionsrate beschreibt das Verhältnis von neu erzeugtem (erbrütetem) Spaltstoff zu durch Spaltung verbrauchtem Spaltstoff.

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  1. RWTH Aachen, Aachen, Deutschland

    Hans-Josef Allelein

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  1. Hans-Josef Allelein
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Correspondence to Hans-Josef Allelein .

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  1. Hochschule Offenburg, Offenburg, Deutschland

    Richard Zahoransky

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Allelein, HJ. (2022). Kernkraftwerke. In: Zahoransky, R. (eds) Energietechnik. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-34831-1_5

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