Techniklexikon

Kernkraftwerk

Energietechnik, regenerierbare Energiequellen, grosstechnische Anlage der Kernenergetik zur Umwandlung von Kernenergie in thermische oder elektrische Energie. Es besteht aus drei Abschnitten: dem Reaktor zur kontrollierten Freisetzung der Kernenergie, dem Kühlkreislauf und der Generatoranlage. Zur Erzeugung der Nutzenergie wird die Spaltung schwerer Atomkerne (Kernspaltung), typischerweise von U²³⁵, genutzt. Bei der Spaltung eines U²³⁵-Kerns werden neben den Tochterkernen (z.B. Ba¹⁴⁴ und Kr⁸⁹) und zwei bis drei schnellen Neutronen etwa 240 MeV Energie freigesetzt, von denen etwa 190 MeV als kinetische Energie der Spaltfragmente (ausgenommen Neutrinos) praktisch sofort in Wärme umgewandelt werden können. Die verbleibende Energie wird als Radioaktivität über sehr lange Zeiträume abgegeben und kann normalerweise nicht genutzt werden. Die Wärmeumwandlung der genannten 190 MeV erfolgt durch Stösse mit einem geeigneten Arbeitsmedium (z.B. Wasser oder Schwerwasser), das dadurch zum Sieden gebracht wird. Der hierbei entstehende Dampf wird in einem konventionellen Dampf-Kraft-Prozess über eine Turbine entspannt und leistet dabei mechanische Arbeit, die durch Ankopplung eines Generators in elektrische Energie umgewandelt wird. Nach dem Austritt aus der Turbine wird der Dampf unter Einsatz einer Wasser- oder einer Verdampfungskühlung (Kühlturm) kondensiert, bevor das nunmehr flüssige Medium erneut unter Druck gesetzt und in die Spaltzone im Reaktor (Kernreaktor) zurückgeführt wird.

Kernkraftwerk: Schema eines Kernkraftwerks, dargestellt am Beispiel eines Druckwasserreaktors; 1 Reaktordruckbehälter, 2 Uranbrennelement, 3 Regelstab, 4 Regelstabantrieb, 5 Druckhalter, 6 Dampferzeuger, 7 Kühlmittelpumpe, 8 Frischdampf, 9 Speisewasser, 10 Hochdruckteil der Turbine, 11 Niederdruckteil der Turbine, 12 Generator, 13 Erregermaschine, 14 Kondensator, 15 Kühlwasser, 16 Speisewasserpumpe, 17 Vorwärmanlage, 18 Betonabschirmung, 19 Kühlwasserpumpe.