Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts arbeiteten die klügsten Köpfe der Menschheit hart an zwei Aufgaben gleichzeitig: an der Schaffung einer Atombombe und auch daran, wie man die Energie des Atoms für friedliche Zwecke nutzen kann. So entstanden die ersten Kernkraftwerke der Welt. Was ist das Funktionsprinzip eines Kernkraftwerks? Und wo auf der Welt stehen die größten dieser Kraftwerke?
Geschichte und Merkmale der Atomkraft
„Energie ist der Kopf von allem“– so lässt sich ein bekanntes Sprichwort angesichts der objektiven Realitäten des 21. Jahrhunderts umschreiben. Mit jeder neuen Runde des technologischen Fortschritts braucht die Menschheit immer mehr davon. Heute wird die Energie des „friedlichen Atoms“aktiv in Wirtschaft und Produktion genutzt, nicht nur im Energiesektor.
Strom, der von sogenannten Kernkraftwerken (die nach einem sehr einfachen Prinzip funktionieren) erzeugt wird, wird in großem Umfang in der Industrie, der Weltraumforschung, der Medizin und der Landwirtschaft verwendet.
Kernenergie ist ein Zweig der Schwerindustrie, der Wärme und Strom aus der kinetischen Energie des Atoms gewinnt.
Wann sind sie erschienendie ersten Kernkraftwerke? Sowjetische Wissenschaftler untersuchten bereits in den 40er Jahren das Funktionsprinzip solcher Kraftwerke. Parallel dazu haben sie übrigens auch die erste Atombombe erfunden. Somit war das Atom sowohl "friedlich" als auch tödlich.
1948 schlug I. V. Kurchatov vor, dass die Sowjetregierung mit der Durchführung direkter Arbeiten zur Gewinnung von Atomenergie beginnen sollte. Zwei Jahre später begann in der Sowjetunion (in der Stadt Obninsk, Region Kaluga) der Bau des allerersten Kernkraftwerks der Welt.
Das Funktionsprinzip aller Kernkraftwerke ist ähnlich und überhaupt nicht schwer zu verstehen. Dies wird weiter besprochen.
KKW: Funktionsprinzip (Foto und Beschreibung)
Die Arbeit eines Kernkraftwerks basiert auf einer starken Reaktion, die während der Sp altung des Kerns eines Atoms auftritt. Am häufigsten sind Uran-235- oder Plutoniumatome an diesem Prozess beteiligt. Der Kern von Atomen teilt das Neutron, das von außen in sie eintritt. In diesem Fall entstehen neue Neutronen sowie Sp altfragmente, die eine enorme kinetische Energie haben. Gerade diese Energie ist das Haupt- und Schlüsselprodukt eines jeden Kernkraftwerks
So lässt sich das Funktionsprinzip eines Kernkraftwerksreaktors beschreiben. Auf dem nächsten Foto sehen Sie, wie es von innen aussieht.
Es gibt drei Haupttypen von Kernreaktoren:
- Hochleistungskanalreaktor (abgekürzt RBMK);
- Druckwasserreaktor (VVER);
- Schneller Neutronenreaktor (FN).
Unabhängig davon lohnt es sich, das Funktionsprinzip von Kernkraftwerken als Ganzes zu beschreiben. Wie das geht, wird besprochen.im nächsten Artikel.
KKW-Betriebsprinzip (Schaubild)
Kernkraftwerke arbeiten unter bestimmten Bedingungen und in streng definierten Modi. Neben einem Kernreaktor (einem oder mehreren) umfasst die Struktur eines Kernkraftwerks andere Systeme, spezielle Einrichtungen und hochqualifiziertes Personal. Was ist das Funktionsprinzip von Kernkraftwerken? Es kann kurz wie folgt beschrieben werden.
Das Hauptelement eines jeden Kernkraftwerks ist ein Kernreaktor, in dem alle Hauptprozesse stattfinden. Wir haben im vorherigen Abschnitt darüber geschrieben, was im Reaktor passiert. Kernbrennstoff (normalerweise meistens Uran) wird in Form kleiner schwarzer Pellets in diesen riesigen Kessel eingespeist.
Die bei den in einem Kernreaktor stattfindenden Reaktionen freigesetzte Energie wird in Wärme umgewandelt und auf das Kühlmittel (normalerweise Wasser) übertragen. Zu beachten ist, dass bei diesem Vorgang auch das Kühlmittel eine gewisse Strahlungsdosis erhält.
Außerdem wird die Wärme des Kühlmittels auf normales Wasser übertragen (durch spezielle Geräte - Wärmetauscher), das dadurch kocht. Der entstehende Wasserdampf treibt die Turbine an. An letzterem ist ein Generator angeschlossen, der elektrische Energie erzeugt.
Nach dem Funktionsprinzip eines Kernkraftwerks handelt es sich also um dasselbe Wärmekraftwerk. Der einzige Unterschied besteht darin, wie der Dampf erzeugt wird.
Geographie der Atomkraft
Die fünf wichtigsten Länder in der Produktion von Kernenergie sind wie folgt:
- USA.
- Frankreich.
- Japan.
- Russland.
- Südkorea.
Gleichzeitig produzieren die Vereinigten Staaten von Amerika mit etwa 864 Milliarden kWh pro Jahr bis zu 20 % des weltweiten Stroms.
Insgesamt betreiben 31 Staaten der Welt Kernkraftwerke. Von allen Kontinenten der Erde sind nur zwei (Antarktis und Australien) vollständig frei von Kernenergie.
Heute sind weltweit 388 Kernreaktoren in Betrieb. Zwar haben 45 von ihnen seit anderthalb Jahren keinen Strom mehr erzeugt. Die meisten Kernreaktoren befinden sich in Japan und den Vereinigten Staaten. Ihre vollständige Geographie ist auf der folgenden Karte dargestellt. Länder mit in Betrieb befindlichen Kernreaktoren sind grün markiert, ihre Gesamtzahl in einem bestimmten Staat ist ebenfalls angegeben.
Entwicklung der Atomkraft in verschiedenen Ländern
Im Allgemeinen ist seit 2014 ein allgemeiner Rückgang der Entwicklung der Kernkraft zu verzeichnen. Führend beim Bau neuer Kernreaktoren sind drei Länder: Russland, Indien und China. Darüber hinaus planen eine Reihe von Staaten, die keine Atomkraftwerke haben, in naher Zukunft Atomkraftwerke zu bauen. Dazu gehören Kasachstan, die Mongolei, Indonesien, Saudi-Arabien und eine Reihe nordafrikanischer Länder.
Andererseits haben einige Staaten begonnen, die Zahl der Kernkraftwerke schrittweise zu reduzieren. Dazu gehören Deutschland, Belgien und die Schweiz. Und in einigen Ländern (Italien, Österreich, Dänemark, Uruguay) ist Atomkraft auf gesetzlicher Ebene verboten.
Hauptprobleme der Atomkraft
Es gibt ein bedeutendes Umweltproblem im Zusammenhang mit der Entwicklung der Kernenergie. Dies ist die sogenannte thermische Belastung der Umwelt. So emittieren Kernkraftwerke nach Meinung vieler Experten mehr Wärme als Wärmekraftwerke gleicher Leistung. Besonders gefährlich ist die Thermalwasserverschmutzung, die die natürlichen Lebensbedingungen biologischer Organismen stört und zum Tod vieler Fischarten führt.
Ein weiteres brennendes Thema im Zusammenhang mit Kernenergie betrifft die nukleare Sicherheit im Allgemeinen. Nach der Katastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 hat sich die Menschheit zum ersten Mal ernsthaft mit diesem Problem beschäftigt. Das Funktionsprinzip des Kernkraftwerks Tschernobyl unterschied sich nicht wesentlich von dem anderer Kernkraftwerke. Dies bewahrte sie jedoch nicht vor einem großen und schweren Unfall, der sehr schwerwiegende Folgen für ganz Osteuropa nach sich zog.
Darüber hinaus beschränkt sich die Gefahr der Kernenergie nicht auf mögliche von Menschen verursachte Unfälle. Große Probleme entstehen also bei der Entsorgung von Atommüll.
Vorteile der Kernkraft
Dennoch nennen Befürworter des Ausbaus der Kernenergie auch klare Vorteile von Kernkraftwerken. So hat insbesondere die World Nuclear Association kürzlich ihren Bericht mit sehr interessanten Daten veröffentlicht. Ihm zufolge ist die Zahl der menschlichen Opfer bei der Produktion von einem Gigawatt Strom in Kernkraftwerken 43-mal geringer als in herkömmlichen Wärmekraftwerken.
Es gibt andere ebenso wichtige Vorteile. Nämlich:
- billige Stromerzeugung;
- Umweltsauberkeit der Kernenergie (mit Ausnahme der Thermalwasserverschmutzung);
- Fehlende strikte geografische Zuordnung von Kernkraftwerken zu großen Brennstoffquellen.
Statt einer Schlussfolgerung
1950 wurde das erste Kernkraftwerk der Welt gebaut. Das Funktionsprinzip von Kernkraftwerken ist die Sp altung eines Atoms mit Hilfe eines Neutrons. Dieser Vorgang setzt enorm viel Energie frei.
Es scheint, dass Kernenergie ein außergewöhnlicher Segen für die Menschheit ist. Die Geschichte hat jedoch das Gegenteil bewiesen. Insbesondere zwei große Tragödien – der Unfall im sowjetischen Kernkraftwerk Tschernobyl im Jahr 1986 und der Unfall im japanischen Kraftwerk Fukushima-1 im Jahr 2011 – demonstrierten die Gefahr, die vom „friedlichen“Atom ausgeht. Und viele Länder der Welt begannen heute über den teilweisen oder sogar vollständigen Ausstieg aus der Atomenergie nachzudenken.
