Kerntechnik

Seit der Gründung unseres Unternehmens im Jahr 1927, haben wir uns der sicheren Versorgung mit Energie verschrieben. Unsere Kernkraftwerke gehören seit Jahrzehnten zu den sichersten und produktivsten weltweit. Auch unsere derzeit stillgelegten sowie die im Rückbau befindlichen Anlagen werden mit einem gleichhohen Maß an Einsatz und Sorgfalt betreut. Dafür sorgen wir auf allen Ebenen, technisch und menschlich.

Technisch: Da unsere Anlagen auf dem neusten technischen Stand gehalten und mit dem höchsten Sicherheitsniveau betrieben werden.

Menschlich: Denn unsere Mitarbeiter sind hochqualifizierte, erfahrene und innovative Fachkräfte, die mit Begeisterung und Verantwortung ihren Aufgaben nachgehen.

 

 

Was ist Kerntechnik?

 

Die Kerntechnik ist eine technische Disziplin, die sich mit der Nutzung von Kernreaktionen und Radioaktivität für die Zwecke der Menschen befasst. In Kernkraftwerken werden diese Prozesse speziell für die zivile Energieversorgung genutzt.

 

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Physikalischer Hintergrund

Die Atomkerne der chemischen Elemente setzen sich aus zwei verschiedenen Teilchen zusammen: Den elektrisch positiv geladenen Protonen und den elektrisch neutralen Neutronen. Sie werden auch Nukleonen genannt. Beide haben beinahe die gleiche Masse und werden durch die so genannte Kernkraft zusammengehalten, diese wird in der Physik auch ‚starke Kraft‘ genannt. Sie ist die Stärkste der vier natürlichen Kräfte, die in der Natur vorkommen (vor Gravitation, elektromagnetischer- und schwacher Kraft).

Die positiv geladenen Protonen stoßen sich im Atomkern auf Grund ihrer gleichen elektrischen Ladung gegenseitig ab. Solange sich diese Abstoßung in einer Balance befindet bleibt der Kern stabil. Das heißt er wird nicht radioaktiv.
Bei hohen Protonenzahlen, wie beim Uran, ist man am Limit der Balance. Die Kerne beginnen instabil und damit radioaktiv zu werden.

Unglaubliche Mengen an Energie!

Energie wird deshalb gewonnen, weil bei der Kernspaltung Masse in Energie umgewandelt wird. Es findet keine chemische Reaktion statt, wie bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, daher wird auch kein CO2 in die Atmosphäre freigesetzt.

Der Prozess der Kernspaltung ist sehr effizient. So geht beispielsweise bei der Spaltung von einem Kilogramm Uran-235 nur etwa ein Gramm Masse verloren, die in Wärmeenergie verwandelt wird. Die Energieausbeute je Kilogramm U-235 beträgt rund 24.000.000 kWh im Vergleich zu Erdöl mit ca. 12 kWh und Steinkohle mit ca. 8 kWh.

Die Ursache für diese enormen Unterschiede liegt in der unterschiedlichen Nutzung zweier Naturkräfte mit unterschiedlich großen Wechselwirkungen. Bei der Verbrennung spielen sich die chemischen Prozesse in der Hülle der beteiligten Atome ab. Es findet eine elektromagnetische Wechselwirkung statt. Bei der Kernenergie spielen die Kerne der Atome die entscheidende Rolle. Hier ist die sehr viel stärkere Wechselwirkung entscheidend, die die Nukleonen zusammenbindet.

In einem Kernreaktor wird Uran so angeordnet, dass mit Hilfe der technischen Einrichtung ein kontinuierlicher Spaltungsprozess aufrechterhalten und dadurch kontrolliert Kernenergie als Wärme freigesetzt wird. 

 

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Reaktortypen

 

In Deutschland betreiben wir zwei Arten von Kernkraftwerken:
Druckwasser- und Siedewasserreaktoren.
Beide Reaktortypen nutzen Wasser als Kühlmittel sowie als Moderator.

 

Druckwasserreaktor

Im Druckwasserreaktor wird die bei der Kernspaltung freiwerdende Wärme vom Wasser des Hauptkühlmittelkreislaufs (Primärkreislauf) aufgenommen. In diesem Kreislauf herrscht hoher Druck, der das Sieden des Wassers verhindert. Der Primärkreislauf überträgt die im Reaktor erzeugte Wärme an die Dampferzeuger, an die der Wasser-Dampf-Kreislauf (Sekundärkreislauf) der Turbine angeschlossen ist. Die Dampferzeuger trennen den Hauptkühlmittelkreislauf vom Wasser-Dampf-Kreislauf. So wird verhindert, dass radioaktive Stoffe den Primärkreislauf verlassen.

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Siedewasserreaktor

Im Siedewasserreaktor sind die Druckverhältnisse so gewählt, dass das Wasser beim Durchströmen des Reaktorkerns teilweise verdampft. Der Dampf wird abgetrennt und direkt auf die Turbine geleitet. Diese ist mit dem Generator gekoppelt. Weil der Dampf schwach radioaktiv ist, können im Gegensatz zum Druckwasserreaktor die Dampfleitungen, die Turbine, der Kondensator und die Kondensatleitungen des Siedewasserreaktors radioaktive Ablagerungen enthalten. Deshalb sind im Maschinenhaus der Siedewasserreaktoren besondere Schutzvorrichtungen installiert.

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Sicherheit

Konsequente Abschirmung

Im Vordergrund der Sicherheitsbetrachtungen stehen zunächst die so genannten "passiven Sicherheitsbarrieren", die die im Reaktorkern enthaltenen radioaktiven Stoffe in jedem Betriebszustand (auch bei Störfällen) einschließen und so zuverlässig von der Umgebung abschirmen. Sicherheit von innen nach außen und umgekehrt: Brennstofftabletten, Brennstabhüllrohre, der Reaktordruckbehälter, der biologische Schild, der stählerne Sicherheitsbehälter und die äußere Stahlbetonhülle des Reaktorgebäudes sind die sechs wichtigsten passiven Sicherheitsbarrieren. 

Automatisierte Prozesse

Die passiven Sicherheitseinrichtungen werden ergänzt durch umfassende, automatisch arbeitende "aktive Sicherheitssysteme". Deren Zuverlässigkeit beruht darauf, dass sie mehrfach vorhanden sind sowie voneinander unabhängig und räumlich getrennt arbeiten.

Dies gilt neben der kraftwerksinternen Stromversorgung insbesondere für die Reaktorkühlsysteme, die gewährleisten, dass die Wärme in jedem Betriebszustand zuverlässig abgeführt wird. Auch dann, wenn ein nach menschlichem Ermessen sehr unwahrscheinlicher Störfall (beispielsweise Bruch einer Hauptkühlmittelleitung) eintreten sollte. Ein elektronisches Reaktorschutzsystem ist das "Gehirn" sämtlicher aktiver Sicherheitsvorkehrungen. Es überwacht und vergleicht laufend alle wichtigen Betriebskenngrößen der Anlage. Bei Erreichen von Grenzwerten löst es unabhängig vom Bedienungspersonal automatisch Schutzmaßnahmen aus, wie etwa eine Reaktor-Schnellabschaltung und die Nachkühlung des Reaktors.

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Schnitt durch ein Reaktorgebäude

Schema der räumlichen Trennung wichtiger Sicherheitssysteme 

Kraftwerksinterne Stromversorgung

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