Wie ein Atomkraftwerk-Funktionen

In vielerlei Hinsicht ist ein Kernkraftwerk ähnlich einem herkömmlichen fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke. In einer herkömmlichen Anlage wird ein fossiler Brennstoff (wie Kohle, Öl oder Erdgas) wird verbrannt, und die Wärme wird verwendet, um Wasser zu kochen, die wiederum verwendet wird, um Dampf zu bilden. Der Dampf wird dann verwendet, um eine Turbine zu drehen, die an einen Generator, der Strom erzeugt angebracht ist.

Der große Unterschied zwischen einem konventionellen Kraftwerk und ein Kernkraftwerk ist, dass das Kernkraftwerk Wärme durch Kernspaltung Kettenreaktionen erzeugt.

Begreifen, wie Kernkraftwerke machen Strom

Die meisten Menschen glauben, dass die Konzepte hinter Kernkraftwerke enorm komplex sind. Das ist wirklich nicht der Fall.

Ein spaltbares Isotop, wie Uran-235 wird in Brennstäben im Reaktorkern enthalten ist. Alle Brennstäbe umfassen zusammen die kritische Masse. Steuerstäbe, der üblicherweise aus Bor oder Cadmium, sind im Kern, und sie wirken wie Neutronen Schwämme, die Rate des radioaktiven Zerfalls zu steuern. Der Bediener kann durch Drücken der Steuerstäbe vollständig in den Reaktorkern eine Kettenreaktion vollständig zu stoppen, wo sie alle Neutronen absorbieren. Die Betreiber können dann ziehen Sie die Steuerstäbe ein wenig in einer Zeit, die gewünschte Menge an Wärme zu erzeugen.

Eine Flüssigkeit (Wasser oder manchmal flüssiges Natrium) wird durch den Reaktorkern zirkuliert, wo es die Wärme, die durch die Spaltungsreaktion erzeugt absorbiert. Die Flüssigkeit strömt dann in einem Dampferzeuger, wo Dampf erzeugt wird, als die Wärme, die durch Wasser absorbiert wird. Dieser Dampf wird dann durch eine Dampfturbine geleitet, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Der Dampf wird kondensiert und durch den Dampferzeuger zurückgeführt wird. Dieser Prozess bildet ein geschlossenes System - das heißt, kein Wasser oder Dampf escapes- es recycelt wird.

Die Flüssigkeit, die durch den Reaktorkern zirkuliert, ist ebenfalls Teil eines geschlossenen Systems. Dieses geschlossene System stellt sicher, dass keine Kontamination der Luft oder Wasser erfolgt.

Eyeing die Nachteile für Kernkraftwerke

Die Vereinigten Staaten haben etwa 100 Atomreaktoren, die ein wenig mehr als 20 Prozent des Strombedarfs des Landes erzeugen. In Frankreich, fast 80 Prozent der Elektrizität des Landes wird durch Kernspaltung erzeugt. Kernkraftwerke haben gewisse Vorteile. Keine fossilen Brennstoffe verbrannt werden (fossile Brennstoffe Einsparung von Ressourcen für Kunststoffe und Medikamente produzieren), was bedeutet, es gibt keine Verbrennungsprodukte, wie Kohlendioxid, Schwefeldioxid, und so weiter, die Luft und das Wasser verschmutzen. Aber erhebliche Probleme mit Kernkraftwerken verbunden sind.

Kostenfragen: Sie sind nicht billig

Atomkraftwerke sind teuer zu bauen und zu betreiben. Der Strom, der durch Atomkraft generiert wird kostet etwa doppelt so viel wie Strom mit fossilen Brennstoffen oder Wasserkraftwerken erzeugt durch. Ein weiteres Problem ist, dass die Zufuhr von spaltbarem Uran-235 beschränkt ist. Von allen natürlich vorkommenden Uran, nur etwa 0,75 Prozent U-235. Eine große Mehrheit ist nicht spaltbaren U-238. aus natürlich vorkommenden U-235 in weniger als 100 Jahren Bei den aktuellen Nutzungsebenen wird die Welt laufen. Ein wenig mehr Zeit kann durch den Einsatz von Brutreaktoren gewonnen werden, aber die Menge des Kernbrennstoffs in der Erde ist begrenzt, ebenso wie die Menge an fossilen Brennstoffen ist.

Sicherheitsfragen: Unfälle auf Three Mile Island und Tschernobyl

Obwohl Kernreaktoren wirklich einen Rekord gute Sicherheit zu tun haben, das Misstrauen und die Angst mit Strahlung verbunden machen die meisten Menschen zu Fragen der Sicherheit und Unfälle empfindlich. Die schwerste Unfall in den Vereinigten Staaten auftreten geschah im Jahr 1979 auf der Three Mile Island Werk in Pennsylvania. Eine Kombination von Bedienungsfehlern und Geräteausfall verursacht einen Verlust von Reaktorkern Kühlmittel. Der Kühlmittelverlust führte zu einer teilweisen Zusammenbruch und die Freisetzung einer geringen Menge des radioaktiven Gases. Es gab keinen Verlust von Menschenleben oder Verletzungen des Betriebspersonals oder der allgemeinen Bevölkerung.

Das Ergebnis war viel schlimmer in Tschernobyl, Ukraine, im Jahr 1986 Menschliches Versagen, zusammen mit schlechten Reaktordesign und Engineering, trug zu einer enormen Überhitzung des Reaktorkerns, so dass es zum Bruch. Zwei Explosionen und ein Feuer geführt, das Kern bläst auseinander und Streukernmaterial in die Atmosphäre. Eine kleine Menge dieses Material seinen Weg in Asien und in weiten Teilen Europas. Hunderte von Menschen starben. Viele andere meinten, die Auswirkungen der Verstrahlung. Fälle von Schilddrüsenkrebs, möglicherweise durch die Freisetzung von I-131 verursacht werden, haben rund um Tschernobyl dramatisch in den Städten gestiegen, und die vollen Auswirkungen dieser Katastrophe nicht vollständig seit vielen Jahren bekannt sein.

Entsorgung Fragen: Erste von dem Zeug loswerden

Der Spaltungsprozess produziert große Mengen von radioaktiven Isotopen. Die Halbwertszeit dieser radioaktiven Isotope können sehr lang sein, ein Problem der Entsorgung zu schaffen. Das Material wird nicht selbst zu zersetzen, so muss Sorge irgendwie genommen werden.

Wie kann Atommüll Produkte sicher bis Restradioaktivität (zehn Halbwertszeit) auf einen sicheren Grenzen gefallen ist ", um die Isotope gespeichert werden? Wie können wir die Umwelt und uns selbst und unsere Kinder aus dieser Abfälle für die kommenden Generationen zu schützen? Diese Fragen sind zweifellos das größte Problem im Zusammenhang mit der friedlichen Nutzung der Kernenergie.

Atommüll ist unterteilt in Low-Level-und High-Level-Material, bezogen auf die Menge an Radioaktivität emittiert. In den Vereinigten Staaten werden niederaktive Abfälle am Ort der Erzeugung oder bei besonderen Speichereinrichtungen. Die Abfälle sind grundsätzlich begraben und an den Standorten bewacht. Hochrangige Abfälle stellen ein viel größeres Problem. Sie sind vorübergehend an der Stelle der Generation gespeichert sind, mit den Plänen, das Material in Glas, um schließlich versiegeln und dann in Fässern. Das Material wird dann unter der Erde in Nevada gespeichert werden. Jedenfalls müssen die Abfälle für mindestens 10.000 Jahre sicher und ungestört gehalten werden. Andere Länder stehen vor den gleichen Problemen. Einige Kernmaterial wurde in eine tiefe Gräben im Meer versenkt, aber diese Praxis wurde von vielen Nationen entmutigt worden.

Die Herstellung von Plutonium mit Brüter

Nur die U-235-Isotop Uran ist spaltbares, weil es das einzige Isotop von Uran ist, die den Überschuss an Neutronen erzeugt benötigt, um eine Kettenreaktion zu erhalten. Die weit mehr reichlich U-238-Isotop nicht produzieren diese zusätzlichen Neutronen.

Die anderen häufig verwendeten spaltbaren Isotop Plutonium-239 (Pu-239), ist sehr selten in der Natur. Aber Wissenschaftler können Pu-239 von U-238 machen in einem speziellen Spaltungsreaktor genannt Brüter. Uran 238 wird zunächst mit einem Neutronen bombardiert herzustellen U-239, die an Pu-239 zerfällt. Der Prozess wird hier gezeigt.

Züchter-Reaktoren können die Lieferung von spaltbarem Brennstoffe für viele, viele Jahre zu verlängern, und sie sind derzeit in Frankreich eingesetzt. Aber die Vereinigten Staaten bewegt langsam mit dem Bau von Brutreaktoren wegen mehrerer Probleme mit ihnen verbunden sind. Erstens sind sie sehr teuer zu bauen. Zweitens produzieren sie große Mengen von Atommüll. Und schließlich das Plutonium, das produziert wird ist viel gefährlicher als Uran zu handhaben und lässt sich leicht in einer Atombombe verwendet werden.