Alle Menschen weg! Was ist mit den Kernkraftwerken?

12 Antworten

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Kernkraftwerke regeln sich selbst. Spätestens wenn aber etwas nach geregelt werden muss und ein Operator nötig wäre, würde sich das Kernkraftwerk selbst abschalten. Die Regelung dieser Sequenzen und die nötigen Maßnahmen werden vom System selbst eingeleitet, sodass kein Operator nötig ist. Da sich das Kernkraftwerk bereits selbst seine Basis zur Sicherung der Nachwärmeabfuhr organisierte ist diese sichergestellt. Wenn die Nachwärme aber abnimmt wird der Reaktor zu stark gekühlt. Das kann das Kernkraftwerk selbst nicht mehr nach regeln. Aber wie dem auch sei: Theoretisch ist zu erwarten, dass keine Last mehr im Stromnetz ist, weshalb keiner der weltweit im Einsatz befindlichen Kraftwerke noch am Netz wäre, da der Generatorschutz längst die Blöcke abgeschaltet hätte.

Langfristig wären im Kernkraftwerk aber keine Folgen zu erwarten, da die Temperatur mit der Zeit zu gering wäre um die Brennelemente zum Schmelzen zu bringen, sekundär in der vorherigen Zeit ab Verschwinden der Menschen die Kühlung zu präsent, dass die Nachwärmeabfuhr nicht mehr nötig wäre. Die unten stehenden Antworten, die davon ausgehen, dass Kühlwasser verschwindet sind nonsens. Diesen Gedankengang soll mir mal einer erläutern.

Selbst wenn es sich selbst abschalten würde muss es trotzdem gekühlt werden.

Oder was passiert wenn kein Wasser mehr im Reaktor ist?

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@1989Kriss

Die Kühlung ist in der Regelung automatisiert und damit inbegriffen, habe ich oben bereits erwähnt (Zitat: "Die Regelung dieser Sequenzen und die nötigen Maßnahmen werden vom System selbst eingeleitet, sodass kein Operator nötig ist. Da sich das Kernkraftwerk bereits selbst seine Basis zur Sicherung der Nachwärmeabfuhr organisierte ist diese sichergestellt."). Wasser aus dem Reaktor kann nicht entweichen, da es sich hierbei um ein geschlossenes System handelt. Die Regelung des Wasserinventars im Primärsystem erfolgt durch das Volumenregelsystem. Die Nachwärmeabfuhr ebenfalls automatisiert, je nach Reaktortyp entweder über die Verblock- und Umleitstation im Siedewasserreaktor oder über das nukleare Nebenkühlsystem im Druckwasserreaktor. Das zu den aktuell laufenden traditionellen Anlagen der Generation II und III. Die gesamte Funktion der Anlage ist so lange gewährleistet, wie ein Naturumlauf im Gesamtsystem aufrecht bleibt und es im Netz Strom gibt, egal ob aus dem Stromnetz oder von den Dieselgeneratoren. Fällt diese aus, ist in der Regel bereits so viel Zeit vergangen, dass die Wärmemenge, die aus dem Kern freigesetzt wird, zu gering ist, als dass sie zum Schmelzen führen kann. Im Ersten Moment wird die Temperatur klar steigen, sich aber dann einpendeln und fangen bei unter 100 °C. Bei einer Schnellabschaltung mit direktem Stromausfall danach stehen die Chancen schlechter. Die meisten Reaktoren der Generation II haben eine Karenzzeit von zirka 24 Stunden bei dieser Störung - spätestens.

Bei Anlagen der Generation III+ wie beispielsweise dem WWER-1200 ist das anders. Zunächst erfolgt die Regelung ebenso automatisch aktiv wie oben beschrieben. Fällt der Strom aus, das ist die Besonderheit an diesem Reaktortyp, öffnen sich nach dreißig Sekunden Spannungsausfall außen Klappen an einem überdimensionierten passiven Kühlsystem, durch das Luft strömt. Die Wärme im Primärsystem nimmt dabei wieder zu und es entsteht durch den Wärmeunterschied am Eintritt des Reaktors und am Austritt ein Naturumlauf des Kühlmittels. Die Wärme wird in die vier Dampferzeuger übertragen, in denen dann im sekundären Kreislauf das Speisewasser beginnt zu verdampfen, steigt über Leitungen nach oben in einen Wärmetauscher, der mit der normalen Außenluft durch den Kamineffekt gekühlt wird. Das Wasser kondensiert dort und läuft wieder kondensiert und damit gekühlt in den Dampferzeuger zurück. Das System kann unbegrenzte Zeit verwendet werden und sichert die dauerhafte Wärmeabfuhr - insbesondere dann, wenn direkt nach der Schnellabschaltung der Strom ausfällt, so kann fast jeder Unfall ohne Kernschmelze im Reaktor beherrscht werden. Das System funktioniert so: http://de.nucleopedia.org/wiki/Datei:WWER-1200_V-392M_SPOT.svg

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Das lässt sich leider nicht pauschal sagen. Grundsätzlich laufen in den Brennstäben eines Kernreaktors (schreibe morgen Abschlussprüfung u.A. darüber) Kettenreaktionen ab. Spaltmaterial wird unter Aussendung von Neutronen gespalten, diese lösen weitere Kernspaltungen aus.

Durch die Energie, die diese Neutronen an das Kristallgitter abgeben, erhöht sich auch die Wärme der Brennelemente und damit die, des Kühlwassers.

Als primärer Teil eines Atomkraftwerkes sind die Regelstäbe anzusehen. Diese bestehen aus Materialien mit der Eigenschaft Neutronen zu absorbieren. Durch das "Dazwischenschalten" dieser kann man also die Auslösung weiterer Kernspaltungen reduzieren und die Kernreaktion stoppen. Hierbei ist natürlich auch die Frage, ob dies automatisch geschieht, oder manuell abläuft.

Wenn die Kettenreaktion zum Ende der Menschheit noch ablaufen und keine Regelstäbe dazwischengeschaltet sind, dann ist davon auszugehen, dass es zu einer Kernschmelze kommt. Dies liegt daran, dass der Primärkreislauf (also das Wasser, das die Wärme der Brennelemente aufnimmt und dazu verwendet wird in einem sekundären Kreislauf Wasser zu verdampfen, welches dann durch die Turbinen geleitet wird) bei einer zu starken Temperatur der Brennelemente einfach verdampft.

Dadurch, dass dieses Kühlwasser dann nicht mehr vorhanden ist, entwickelt sich die Hitze der Brennelemente ungehindert weiter und es kommt zur besagten Kernschmelze. Wie lange es dauert, bis es dazu kommt, kann ich dir aber leider nicht sagen.

Vielen Dank für diese Ausführliche Antwort. : )

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sofern es nicht automatisierte vorrichtungen zur regelstababsenkung gibt

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@kurzlebigerAcc

Stimmt, das habe ich ursprünglich auch noch geschrieben, den Teil dann aber gelöscht, weil er mir gesamt zu verwirrend erschien.

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@Padarom

und ich habe den kommentar ursprünglich nicht geschrieben, aber als ich sah dass Du ihn schon gelöscht hattest hab ich mich doch durchgerungen weil ich dachte dass es so nicht verirrend sei. ^_^

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@kurzlebigerAcc

Also ich hab das mit dem automatisiertem noch gelesen : ) und fand es nicht verwirrend

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@PewPowKaBoom

Ich hatte noch einen Absatz dazugeschrieben, der viel mehr technischer war, als die anderen, aber noch genauer auf die Regelstäbe einging. Als ich dann gesehen habe, dass der Großteil der Erklärungen des Absatzes nicht wirklich dienlich, sondern womöglich nur verwirrender war für die weitere Erklärung, habe ich ihn weggelassen.

Das meinte ich damit.

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Primär nichts sie würden Notabschalten.

Sekundär würde vermutlich in sehr Kurzer Zeit das Stromnetz zusammenbrechen und somit die Kühlung versagen.

Sowas ist ja auch in Fukushima passiert. Die Nachzerfallswärme die nach der Abschaltung immernoch ca 80% der Lastleistung hat kann nicht ausreichend abgeführt werden. Die Kernbrennstäbe würden sich immerweiter erwärmen bis sie schmelzen. Es käme zu einem GAU.

Zudem dauert es viele Jahre bis einmal Aktiverte Brennstäbe nicht mehr sich stark erwärmen im inneren von Castorbehältern herrschen Teilwesie immernoch Temperaturen von mehreren Hundert Grad. Deswegen würde es bereits Mittelfristig zu einer Immensen Freisetzung von Radioaktivität kommen. Eine Sichere Abschaltung eines Kraftwerks ist ohne Menschen und Aufwendige Wartung und Instandhaltung nicht möglich.

Den Rest kann man wo anders Nachlesen.

Das einzige Problem (in der BRD sagt man ja auch gerne Herausforderung) liegt in der Kühlung der bestrahlten Brennelemente, um die Nachzerfalls-Wärme abzuführen. Hier gibt es auch in aktuellen KKW weit mehr Möglichkeiten, als nur die aktive Kühlung.

Zur passiven Kühlung in KKW:

Wenn man passiv kühlt ist der einzige Antrieb die Wärmeschichtung im Wasser. Diese Schichtung bestimmt nun die Umlaufgeschwindigkeit. Wenn das Kühlmedium zu träge ist weil z.B. der Reibungswiderstand zu hoch ist, wird die Nachzerfallswärme nicht schnell genug abgeführt und das Kühlmittel überhitzt und fängt an zu sieden. Das hat dann ein Abreißen der Natur-Konvektion zur Folge. Dieser Fall ist beim KKW-Unfall in Three-Mile.Island eingetreten.

Auszug aus dem Wiki-Artikel Kernkraftwerk Three Mile Island: „Ein Kühlmittelverluststörfall bahnte sich an, bei nur langsam fallender Wärmeleistung: eine Stunde nach der Schnellabschaltung immerhin noch ca. 30 MW. Nach fast 80 Minuten langsamen Temperaturanstiegs begannen die Pumpen des Primärkreislaufs aufgrund des steigenden Dampfdrucks zu kavitieren. Die Pumpen wurden abgeschaltet und man glaubte, dass die natürliche Konvektion den Wasserfluss aufrechterhalte. Doch die große Dampfblase im Reaktordruckbehälter blockierte die Konvektion. Nach insgesamt rund 130 Minuten begannen die Brennstäbe trockenzufallen und zu überhitzen."

Natürlich ist ein aktives Kühlen immer besser zu kontrollieren als ein passives. Man kann eben beim aktiven Kühlen an allen Variablen "schrauben". Beim passiven Kühlen sieht es eben etwas komplizierter aus, jedoch ist es bei weitem nicht unmöglich ;-). Man denke nur an die Schwerkraft-Heizungssysteme Anfang des letzten Jahrhunderts (siehe Wiki „Schwerkraftheizung"). Dort gab es keine aktive Wasserumwälzung sondern nur den Ofen im Keller. Die Wärme wurde dann Aufgrund der Wärmeschichtung in den relativ großen Rohren bewegt.

Bei der klassischen Reaktortechnik (heterogener Kern aus Feststoff - Brennelemente) ist das vielleicht in erster Näherung vergleichbar.

Weit besser wäre ein Reaktor aus einer flüssigen Kernzone, wo man unter Schwerkrafteinwikung den flüssigen Kern im Schadensfall einfach in passiv zu kühlende, unterkritische Gefäße ablassen kann. Solche Reaktoren sind z.B. der Flüssigsalzreaktor (schau mal bei Wiki).

Die IAEA hat ein interessantes PDF zur passiven Kühlung der klassischen Reaktoren erstellt. Schau mal unter http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_1624_web.pdf .

Weiter schau doch mal im Netz nach „passive cooling nuclear“. Hier ist besonders der englische Wiki-Artikel en.wikipedia.org/wiki/Passivenuclearsafety interessant.

Quellen:

ww-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te1624web.pdf Passive Safety Systems and Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants

ww.td.mw.tum.de/tum-td/de/forschung/pub/CD_Mayinger/130.pdf TJ-Einspeise-System für Siedewasser-Reaktoren oder RCIC-System

ww.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/teachers/03.pdf Seite 8 - Reactor Core Isolation System RCIC-System (zu deutsch TJ-System)

ww.cne-nasa.com.ar/noticias_adjuntos/26.ppt Folie 12, TJ-Einspeisesyste im Fukushima Daiichi Siedewasser-Reaktor

ww.kta-gs.de/d/versch/ktags_66.pdf Zusammenstellung anlageninterner Notfallschutzmassnahmen und die Pruefung ihrer Regelung im KTA

also akws können nicht einfach abgeschaltet werden, es dauert monate bis wenn nicht jahre bis ein akw abgestellt ist. wenn niemand mehr kontrollieren würde , dann würden früher oder später die anlagen außer kontrolle geraten. bei einem notfall, zb technischem versagen, können keine vorkehrungen getroffen werden um den supergau zu verhindern, wahrscheinlich würden die akws , zumindest die meisten , hochgehen. ich weiß nicht ob die auch einfach unkontrolliert ausklingen können, aber ich bezweifel es

aber das könnte uns ja auch egal sein, wir sind dann eh nichtmehr da :D

Also von alleine Ausschalten wird sich keines. Diese Frage betrifft im Grunde die Sicherheitsvorkehrungen eines Akws.

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@PewPowKaBoom

naja aber wenigstens so kontrollieren das nichts passiert.

ist leider nicht mein fachgebiet, deswegen kann ich dazu auch nur vermutungen anstellen

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