Grafik, beschriftet:Überblick über die wichtigsten Komponenten eines Kernreaktors und Schnittbild durch einen Druckwasserreaktor.
In einem Kernreaktor wird über Kernspaltung im Brennstoff Wärme erzeugt. Dabei müssen vier Komponenten zusammenwirken: Brennstoff, Moderator, Regelung und Kühlung. Es gibt verschiedene technische Ausführungen von Kernreaktoren. Bis auf die wenigen Brutreaktoren erfolgt die Kernspaltung bei allen Reaktortypen mit langsamen Neutronen, die durch einen Moderator abgebremst wurden. Nach der Art des Moderators unterscheidet man:a) Leichtwasserreaktoren: Druckwasserreaktor (hier schematisch abgebildet) und Siedewasserreaktorb) Schwerwasserreaktorc) Grafitmoderierte Reaktoren: Magnox, AGR, Hochtemperaturreaktord) Schneller Brüter (ohne Moderator)Das Grundprinzip ist immer dasselbe: In einem Brennstoff (Brennstäbe) wird durch Neutronen die Kernspaltung in einer Kettenreaktion angeregt. Bei der Kernspaltung werden wiederum Neutronen frei, die sehr energiereich sind (E > 0,1 MeV). Damit diese weitere Kernspaltungen hervorrufen können, müssen sie abgebremst werden, da nur „langsame“ Neutronen (E < 10 eV) eine Kernspaltung auslösen können. Hierfür braucht man den Moderator, er bremst die Neutronen ab (z. B. durch inelastische Stöße mit den Atomkernen des Moderators). Mit einer Regelsubstanz, die Neutronen absorbieren kann, wird die Anzahl der Neutronen und damit der Kernspaltungen reguliert. Durch die Spaltungsprozesse erhitzen sich die Brennstäbe. Die so entstandene Wärme wird auf ein Kühlmittel übertragen, das über einen Wärmetauscher Dampf zum Betrieb einer Turbine erzeugt. Beim Schnellen Brutreaktor erfolgt die Kernspaltung durch schnelle, nicht abgebremste Neutronen. Er benötigt einen deutlich höheren Spaltstoffanteil im Kernbrennstoff.Hinweise und Ideen:Die meisten Kernkraftwerke haben Druckwasserreaktoren. Gibt es Kraftwerke mit anderen Reaktortypen? Wenn ja, warum und wo befinden sich diese Kraftwerke? Wo liegen die Schwierigkeiten? Unbedingt zu klären ist, dass der Name Leichtwasserreaktor daher kommt, dass er ohne schweres Wasser (mit Deuterium) auskommt. Erwähnenswert ist auch der Naturreaktor von Oklo (Gabun, Westafrika).
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