Kernphysik - Walko.de
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Wie<strong>de</strong>raufbereitung<br />
• Abgebrannte Brennelemente zeichnen sich durch eine hohe<br />
spezifische Aktivität und damit auch hohe Wärmeproduktion aus.<br />
Damit <strong>de</strong>r Transport zur Wie<strong>de</strong>raufarbeitungsanlage nicht zu<br />
aufwendig wird, lagert man die Brennelemente zunächst in einem<br />
wassergefüllten Becken innerhalb <strong>de</strong>s Kernkraftwerkes. Das<br />
Wasser schirmt die Strahlung fast vollständig ab und nimmt<br />
gleichzeitig die erzeugte Nachzerfallswärme auf. Bei einer Lagerzeit<br />
von 6 bis 12 Monaten gehen die Aktivität und damit auch die<br />
Wärmeproduktion auf etwa 0,1% <strong>de</strong>r Anfangswerte zurück.<br />
• In <strong>de</strong>r Wie<strong>de</strong>raufarbeitungsanlage wer<strong>de</strong>n die Brennstäbe<br />
aufgesägt, <strong>de</strong>r Kernbrennstoff in heißer Säure aufgelöst und durch<br />
weitere chemische Verfahren eine Trennung in drei Komponenten<br />
vorgenommen: Uran, Plutonium, Spaltprodukte/Aktini<strong>de</strong>n.<br />
• Abgetrenntes Plutonium kann direkt als neuer Spaltstoff eingesetzt<br />
wer<strong>de</strong>n (U-Pu-Mischoxidbrennstäbe).<br />
Lagerung<br />
• Bei <strong>de</strong>r Endlagerung radioaktiver Abfälle muß sichergestellt sein, daß sie<br />
auf Dauer aus <strong>de</strong>r Biosphäre ausgeschlossen sind. Man erreicht es durch<br />
Überführung <strong>de</strong>s Abfalls in eine stabile Lagerform und durch<br />
Mehrfacheinschluß.<br />
• Bei <strong>de</strong>r Lagerung in tieferen Erdschichten bil<strong>de</strong>n <strong>de</strong>r Lagerbehälter, das<br />
umgeben<strong>de</strong> Gesteinsmaterial und Deckgebirge bzw. Nebengestein die<br />
notwendigen Umschließungen.<br />
• An die geologischen Formationen, die für die Endlagerung vorgesehen sind,<br />
wer<strong>de</strong>n eine Reihe von Anfor<strong>de</strong>rungen gestellt:<br />
• Abwesenheit von Grundwasser Fehlen von Rissen und Klüften im Gestein<br />
Geringe seismische Aktivität. Unter diesen Gesichtspunkten sind in <strong>de</strong>r<br />
Bun<strong>de</strong>srepublik Deutschland <strong>de</strong>r Salzstock Gorleben und das ehemalige<br />
Eisenerzbergwerk Schacht Konrad bei Salzgitter ausgesucht wor<strong>de</strong>n. Der<br />
Salzstock in Gorleben wird z.Z. erforscht. Er ist in erster Linie für stark<br />
wärmeentwickeln<strong>de</strong> Abfälle vorgesehen. - Schacht Konrad soll für nicht<br />
o<strong>de</strong>r nur schwach wärmeentwickeln<strong>de</strong> Abfälle und Materialien genutzt<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
• Das Salzbergwerk Asse II bei Wolfenbüttel wird für Forschungszwecke und<br />
zur Erprobung von Lagerungstechniken verwen<strong>de</strong>t.<br />
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© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
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Kernfusion<br />
Kernfusion<br />
• Verschmelzung zweier leichter<br />
Kerne zu einem schwereren<br />
• Bsp.: Deuterium + Tritium<br />
2 3 4 1<br />
1H<br />
1H<br />
2He0n<br />
Energie<br />
• mehrfach höhere<br />
Energiefreisetzung als bei<br />
Kernspaltung<br />
• Voraussetzung: extrem hohe<br />
Temperaturen (wie in Sternen)<br />
Materie befin<strong>de</strong>t sich 4.<br />
Aggregatzustand (Plasma)<br />
• technisch schwer beherrschbar<br />
Vi<strong>de</strong>o<br />
Bild: wikipedia<br />
Kernfusionsreaktor<br />
• Tokamak o<strong>de</strong>r Stellarator: heißes Plasma wird bei etwa<br />
100 Mio. K durch ein Magnetfeld in Form gehalten, ohne<br />
dass es die Reaktorwän<strong>de</strong> berührt<br />
• ITER: internationales Forschungsprojekt zur Kernfusion<br />
• Vi<strong>de</strong>o (Lesch): Brauchen wir Kernfusion?<br />
Kalte Fusion<br />
• verschie<strong>de</strong>ne Konzepte und Experimente für Fusionen,<br />
die bei <strong>de</strong>utlich geringeren Temperaturen ablaufen<br />
• z. B. von Martin Fleischmann (1989) sehr umstritten<br />
• Fusion im Wasserglas (BBC, 5 Teile)<br />
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© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
© Doris <strong>Walko</strong>wiak<br />
Kernfusion<br />
Schneller Brüter<br />
Forschung<br />
• Fusionsreaktionen ohne Kettenreaktionseffekt<br />
• wer<strong>de</strong>n in Teilchenbeschleunigern realisiert<br />
• z. B. Deuterium-Tritium-Reaktion zur Erzeugung schneller<br />
freier Neutronen<br />
Wasserstoffbombe<br />
• Sprengkräfte bis zu 100 Megatonnen TNT<br />
• zur Zündung wird im Innern eine Kernspaltungsbombe<br />
platziert<br />
• um die Uranbombe herum wer<strong>de</strong>n wasserstoffhaltige<br />
Legierungen platziert, in <strong>de</strong>nen die Fusions-Kettenreaktion<br />
erfolgt.<br />
• Kernreaktortyp, <strong>de</strong>r als Spaltstoff Plutonium verwen<strong>de</strong>t,<br />
das mit schnellen Neutronen gespalten wird.<br />
• Uran-238 als Brutstoff (Folie)<br />
• Durch Neutroneneinfang entsteht Plutonium 239<br />
(Brutvorgang)<br />
• bis zu 60-fach größere Brennstoffausnutzung<br />
• Da Plutonium in <strong>de</strong>r Natur nicht vorkommt, muss die<br />
Erstfüllung durch Wie<strong>de</strong>raufbereitung abgebrannter<br />
Brennelemente von Leichtwasserreaktoren gewonnen<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
• kompliziertere Wie<strong>de</strong>raufbereitung, größere<br />
Störfallgefahr<br />
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