Wie lange halten in einem Atomkraftwerk die Glühstäbe?
Also, wie lange erhitzen sich die Glühstabe in einem Reaktorkern bis sie abkühlen odedr kaputtgehen?
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Die Brennstäbe erzeugen solange Wärme bis alle instabile Isotope im Brennstab zerfallen sind.
Der Zerfallsprozess wird von Neutronen beschleunigt. Dieser Umstand wird in den KKW ausgenutzt um Wärme für die Turbinen zu generieren.
Gesteuert wird der Prozess durch das schwere Wasser was Neutronen bremst, sowie die Steuerstäbe die Neutronen so stark bremsen können das die Energie nicht mehr ausreicht um eine Spaltung auslösen zu können.
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Die typische Verweildauer eines Brennelements, dessen Bestandteil rund 100 Brennstäbe sind, beträgt 3 bis 5 Jahre.
Danach wird das Element in ein Abklingbecken überführt, das sich im Reaktorgebäude befindet. Zu diesem Zeitpunkt reicht die Menge an spaltbaren Material im Element nicht mehr aus um ein Effizientes fahren des Reaktors zu ermöglichen. Aber es ist noch genug Material da um den Stab zu schmelzen, sollte die Zerfallswärme nicht abgeführt werden können.
Es finden auch immer noch sehr viele Zerfälle pro Sekunde statt so das eine Lagerung ausserhalb des Reaktorgebäudes zu gefährlich wäre. Hier bleiben die Elemente wieder rund 5 bis 10 Jahre, bis soviel vom Material zerfallen ist, dass die Elemente mit einem niedrigeren Risiko transportier werden können. Im Vergleich zum eingelagerten Element hat sich dann die Wärme und Radioaktivitätabgabe um 90% verringert.
Selbst beim Transport im Castor, geben die Elemente noch viel Wärme ab, so das es reicht das sich der Castorbehälter von aussen warm anfüllt.
Nach der Entnahme aus dem Reaktorgebäude werden die Elemente dann für bis zu 40 Jahre auf einem Lagerplatz in der Nähe des KKW oder e.g. in Gorleben zwischengelagert. Mit genug Abstand, damit die Castorbehälter von der Luft gekühlt werden können.
Für einen weiteren Verbleib gibt es noch keine Lösung.
Selbst nach 50 Jahren geben dir Elemente dann noch genug Wärme ab, das du es spüren kannst.
Bis die Elemente sich nicht mehr selbst so stark erwärmen können das du es spürst, dürften mehrere tausend Jahre vergehen.
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Das ist gar nicht so leicht zu beantworten. Zum ersten gibt es verschiedene Brennstäbe, die je nach Aufbau und Zusammensetzung auch unterschiedlich lange halten. Und zum zweiten tauscht man Stäbe nicht erst aus, wenn sie kalt werden. Man tauscht sie aus, wenn sie nicht mehr genug Neutronen freigeben können. Dann sind sie aber noch lange nicht kalt, sondern werden weiter in gesonderten Becken des KKW gelagert, bis sie transportfähig sind.
Kommentar von ZagdilZagdil 19.03.2011Auf die Frage, wie lange die Stäbe im ganzen noch strahlen kann ich keine präzise Antwort geben, weil hier die Zahlen und Einschätzungen schwanken.
Aber wir haben auf der Erde sozusagen Äonen alte Endlager. Bei Oklo in Afrika liefen vor 2 Milliarden Jahren eine Reihe natürlicher Kernreaktoren. Dabei wurden Urane gespalten und auch z.B. Plutonium erzeugt. Diese Erztaschen sind nun schon älter als mehrzellige Lebewesen und dennoch strahlen sie noch.
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Brennstäbe schmelzen ab 2000°.
Kommentar von McToskaMcToska 19.03.2011ich dachte so heiß werden die und wielange können sie so heiß sein?
Kommentar von ZagdilZagdil 19.03.2011Erstens stimmt das nicht und zweitens wars nicht die Frage.
Kommentar von KnowH0wKnowH0w 19.03.2011Wenn man sich nicht auskennt, sollte man still sein. Natürlich stimmt das...
Und wenn du noch lesen könntest, würdest du sehen, dass dies ein Teil der Frage war!
Kommentar von McToskaMcToska 19.03.2011ich dachte da eher an zeitangaben und nicht temperatur
Kommentar von ZagdilZagdil 19.03.2011Der Brennstab ist ein Bauteil aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten. Da von einem gemeinsamen Schmelzpunkt bei 2000°C zu sprechen ist Unsinn. Es stimmt, dass ab 2000°C die Temperatur in einen wirklich kritischen Bereich gerät, aber da schmilzt nicht der ganze Brennstab.
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Dies schmelzen bei 2000 Grad, deshalb müssen sie ständig gekühlt werden, fällt die Kühlung aus kommt es zum Gau wien in Thernobyl, in Japan ist es noch nicht soweit weil diese von außen durch Wasser gekühlt werden.
Das Wasser im Kühlbehälter schirmt auch die Radioaktive Strahlung ab.
Ist dieser trocken wird eie Strahlung freigesetzt wie in Japan.
Gelingt es nicht dies wieder zu kühlen, kommt es zur Kernschmelze und wenn die kritische Masse ereicht ist zum Super Gau wie in Thernobyl.
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Das ist von Brennstab zu Brennstab verschieden. Soweit ich weiss, machen zerfallene (d.h. radioaktive) Stoffe eine Elementarkette durch, bis sie nicht mehr strahlen. Plutonium macht eine lange Kette durch bis es in den nicht strahlenden Stoff Barium ''verwandelt'' ist, welcher dann so bestehen bleibt.
Kommentar von McToskaMcToska 19.03.2011achso und wielange halten die so ungefähr? Also 10 Jahre, 100 Jahre,....
Welcher Maßstab?
Kommentar von ZagdilZagdil 19.03.2011Die Halbwertszeiten kannst du auf Wiki leicht nachschlagen.
Kommentar von ZagdilZagdil 19.03.2011Du meinst die Zerfallsreihen. Die enden aber beim Blei,
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Die Brennstäbe fangen bei ca. 2000 Grad an zu schmelzen.
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Du meinst Kernbrennstäbe? Ich empfehle Wikipedia.
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Meinst die in Japan ?
Kommentar von McToskaMcToska 19.03.2011ne generell, also wielange die hitze erzeugen.
Super Antwort, einwandfrei!