Atomkraft
Reaktortypen
Auf den ersten Blick scheinen sich verschiedene Kernkraftwerke nicht zu unterscheiden: Sie alle sind große graue Betonklötze. Doch schaut man ins Innere, genauer gesagt in den Reaktor, dann entdeckt man ernorme Unterschiede.
Derzeit gibt es sechs verschiedene Antriebe für Atomkraftwerke: den Siedewasserreaktor, den Druckwasserreaktor, den Siedewasser-Druckröhren-Reaktor, den Thorium Hochtemperaturreaktor, den Natur-Uran-Reaktor und den Schneller Brüter.
In Deutschland sind zurzeit 17 Kernkraftwerke in Betrieb, davon werden 11 Druckwasserreaktoren und 6 Siedewasserreaktoren betrieben. Thorium-Hochtemperaturreaktoren und Schnelle Brüter gibt es in Deutschland nicht. Druckröhrenreaktoren sind vor allem in Ländern des ehemaligen Ostblocks verbreitet; der Tschernobyl-Reaktor ist ein Beispiel.
1. Druckwasserreaktor
Druckwasserreaktoren verfügen über drei Wasserkreisläufe, während Siedewasserreaktoren mit nur zweien auskommen. Im ersten Kreislauf bleibt das Wasser, das die Brennelemente kühlt, durch den hohen Druck im Reaktorkern flüssig. Es wird gebraucht, um in einem Wärmetauscher einen weiteren Wasserkreislauf zum kochen zu bringen. Das dortige Wasser verdampft und treibt dann die Turbinen an.
2. Siedewassereaktor
Beim Siedewasserreaktor wird in einem Reaktordruckgefäß mit Hilfe von Kernenergie Wasser verdampf. Im Reaktordruckgefäß befindet sich der Reaktorkern, durch den Wasser strömt. Durch die Kernspaltung wird Wärmeenergie erzeugt, die das Wasser zum Sieden bringt. Der Dampf hat einen Druck von rund 70 bar und treibt eine Turbine an, die dann einem Generator die nötige Energie zur Stromerzeugung liefert.
3. Siedewasser-Druckröhren-Reaktor
Statt einen großen Druckbehälter zu bauen, kann man das Wasser auch durch viele dünne und druckfeste Röhren am Reaktorkern vorbei leiten. Weil dabei aber den Reaktor weniger Wasser umgibt als in einem Siedewasser- oder Druckwasserreaktor, benötigt man einen zusätzlichen Moderator, in der Regel Graphit. Der Reaktorunfall von Tschernobyl hat aber gezeigt, dass diese Konstruktion schwere Sicherheitsrisiken birgt.
4. Thorium Hochtemperaturreaktor
Hochtemperaturreaktoren wurden bislang in Deutschland nur zu Testzwecken gebaut. In einem Hochtemperaturreaktor wird es bis zu 700°C heiß. Der Test-Thorium-Hochtemperaturreaktor bei Hamm enthielt statt der sonst üblichen Brennstäbe so genannte Brennelementkugeln. In diesen Kugeln befand sich der Spaltstoff. Gekühlt wurde der Reaktorkern durch Heliumgas, das seine Wärme an Wasser abgab, wobei Dampf für Turbinen entstand. Der Bau hat sich jedoch nicht durchgesetzt.
5. Natururan-Reaktor
Druck- und Siedewasserreaktoren benötigen als Kernbrennstoff angereichertes Uran. Es gibt aber auch Reaktoren, die mit Natururan funktionieren. Als Neutronenmoderator dienen dabei Graphit und als Kühlmittel zur Wärmeübertragung zum Beispiel CO2. In Kernkraftwerken sind solche Natururan-Reaktoren unter dem Namen AGR und CANDU in großer Zahl im Einsatz.
6. Schneller Brüter
Das Besondere an einem Brutreaktor ist, dass er mehr Brennstoff herstellt, als er selbst in der gleichen Zeit verbraucht. Der Reaktorkern besteht aus vielen einzelnen Brennstäben, die zu Brennelementen gebündelt sind und insgesamt einen Raum von 5 x 3 m einnehmen. Der Reaktorkern ist aufgeteilt in eine innere Spalt- und eine äußere Brutzone. Auch der erste Reaktor, der Strom aus Kernenergie erzeugte, war ein schneller Brüter. 1951 wurde er in Arco in den USA in Betrieb genommen.
Erhöhtes Krebs-Risiko bei Atomkraftwerken
KiKK – das Kürzel prägt sich leicht im Gedächnis ein, und genauso seine Bedeutung: "Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken". So nennt sich die Studie von Forschern der Universität Mainz, die im Dezember 2007 vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) veröffentlicht wurde. Ihr Ergebnis: Kinder unter fünf Jahren erkranken in der Nähe von Atomkraftwerken deutlich häufiger an Krebs als ihre Altersgenossen im übrigen Land.
Zwanzig Leukämie-Fälle mehr
Von 1980 bis 2003 erkrankten in Deutschland 13.373 Kinder unter fünf Jahren an Krebs. 37 von ihnen wohnten höchstens fünf Kilometer von einem Atomkraftwerk entfernt und bekamen Leukämie. Statistisch gesehen wären nur 17 Fälle zu erwarten gewesen. Das sind 20 zusätzliche Fälle in den 23 Untersuchungsjahren, also 0,8 Fälle mehr pro Jahr. Studienexperte Gerd Antes schätzt die Aussagekraft der Studie ein. Wie das Ergebnis zustande kam
Das Ergebnis der KiKK-Studie ist statistisch signifikant, es kann also nicht zufällig zustande gekommen sein. Das liegt vor allem an der systematisch erfassten Menge an Kindern, die im Rahmen dieser Fall-Kontroll-Studie untersucht wurden. Alle von 1980 bis 2003 diagnostizierten Krebsfälle der Kinder unter fünf Jahren wurden einbezogen, die in den angrenzenden Landkreisen der 16 deutschen Kernkraftwerke wohnten. Ihre Wohnorte wurden dabei auf 25 Meter genau bestimmt.
Die Daten entnahmen die Forscher dem Deutschen Kinderkrebsregister in Mainz. Zu jedem Kind wurden Kontrollfälle zufällig zugeordnet – also Kinder, die aus der gleichen Region stammten und das gleiche Geschlecht, Alter und Erkrankungsjahr hatten. Insgesamt wurden 4.735 Kinder zum Vergleich herangezogen.
Befürworter wie Atomkraftgegner waren dabei
Das Institut für Medizinische Biometrie, Epidemiologie und Informatik der Universität Mainz, sowie das Deutsche Kinderkrebsregister haben die Untersuchung im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) durchgeführt. Kritiker wie auch Befürworter der Atomkraft wurden in die Planung der Studie eingebunden – als zwölfköpfiges Expertengremium.
Fazit der Forscher
In ihrem 150 Seiten fassenden Bericht schlussfolgerten die Forscher aus ihrer Studie: Die zusätzlichen Krebsfälle hingen damit zusammen, dass die Kleinkinder so nah an den Kernkraftwerken wohnten. Worauf die Krebsfälle aber genau zurückzuführen seien, ob also zum Beispiel die radioaktive Strahlung der Kraftwerke eine Rolle spiele, sei dabei unklar. „Strahlenbiologisch ist das schwer erklärbar, weil die emittierte Strahlung an den Atomkraftwerken geringer ist, als das, was man bei einem Transtlantik-Flug oder durch natürliche Strahlung aus dem Boden abbekommt", sagt Dr. Arndt Borkhardt, Onkologe der Uni-Kinik Düsseldorf. Auch laut Bundesregierung müsste die Strahlenbelastung der Bevölkerung durch Kraftwerke in Deutschland um mindestens das 1.000-fache höher sein, um den beobachteten Anstieg des Krebsrisikos erklären zu können. Die Regierung will auf der Basis einer Stellungnahme der Strahlenschutzkommission entscheiden, ob die Erkenntnisse Anlass für weitere Vorsorgemaßnahmen geben. Diese soll bis Ende des Jahres 2008 vorliegen.
Reaktortypen
Auf den ersten Blick scheinen sich verschiedene Kernkraftwerke nicht zu unterscheiden: Sie alle sind große graue Betonklötze. Doch schaut man ins Innere, genauer gesagt in den Reaktor, dann entdeckt man ernorme Unterschiede.
Derzeit gibt es sechs verschiedene Antriebe für Atomkraftwerke: den Siedewasserreaktor, den Druckwasserreaktor, den Siedewasser-Druckröhren-Reaktor, den Thorium Hochtemperaturreaktor, den Natur-Uran-Reaktor und den Schneller Brüter.
In Deutschland sind zurzeit 17 Kernkraftwerke in Betrieb, davon werden 11 Druckwasserreaktoren und 6 Siedewasserreaktoren betrieben. Thorium-Hochtemperaturreaktoren und Schnelle Brüter gibt es in Deutschland nicht. Druckröhrenreaktoren sind vor allem in Ländern des ehemaligen Ostblocks verbreitet; der Tschernobyl-Reaktor ist ein Beispiel.
1. Druckwasserreaktor
Druckwasserreaktoren verfügen über drei Wasserkreisläufe, während Siedewasserreaktoren mit nur zweien auskommen. Im ersten Kreislauf bleibt das Wasser, das die Brennelemente kühlt, durch den hohen Druck im Reaktorkern flüssig. Es wird gebraucht, um in einem Wärmetauscher einen weiteren Wasserkreislauf zum kochen zu bringen. Das dortige Wasser verdampft und treibt dann die Turbinen an.
| 1. Reaktorkuppel
2. Reaktordruckbehälter 3. Brennelemente 4. Wasser (H20) 5. Steuerstäbe 6. Steuerstabantriebe 7. Druckhalter 8. Dampferzeuger 9. Frischdampf |
10. Maschinenraum (ohne Betonabschirmung)
11.Turbinen 12.Generator und Erregermaschine 13. Kondensator 14. Vorwärmeanlage 15. Flusswasser 16. Kühlturm 17. Wasserdampf 18. Luft |
2. Siedewassereaktor
Beim Siedewasserreaktor wird in einem Reaktordruckgefäß mit Hilfe von Kernenergie Wasser verdampf. Im Reaktordruckgefäß befindet sich der Reaktorkern, durch den Wasser strömt. Durch die Kernspaltung wird Wärmeenergie erzeugt, die das Wasser zum Sieden bringt. Der Dampf hat einen Druck von rund 70 bar und treibt eine Turbine an, die dann einem Generator die nötige Energie zur Stromerzeugung liefert.
| 1. Reaktorkuppel
2. Reaktordruckbehälter 3. Brennelemente 4. Umwälzpumpe 5. Steuerstabantriebe 6. Steuerstäbe 7. Wasser (H20) 8. Frischdampf 9. Betonabschirmung |
10.Turbinen
11.Generator und Erregermaschine 12. Kondensator 13. Vorwärmeanlage 14. Flusswasser 15. Kühlturm 16. Wasserdampf 17. Luft |
3. Siedewasser-Druckröhren-Reaktor
Statt einen großen Druckbehälter zu bauen, kann man das Wasser auch durch viele dünne und druckfeste Röhren am Reaktorkern vorbei leiten. Weil dabei aber den Reaktor weniger Wasser umgibt als in einem Siedewasser- oder Druckwasserreaktor, benötigt man einen zusätzlichen Moderator, in der Regel Graphit. Der Reaktorunfall von Tschernobyl hat aber gezeigt, dass diese Konstruktion schwere Sicherheitsrisiken birgt.
| 1. Reaktorkuppel
2. Betonabschirmung 3. Reaktorstahlbehälter (nicht druckfest) 4. Graphitmodulator 5. Brennelemente 6. Steuerstäbe 7. Schutzgas (Wasserstoff /Helium) 8. Brennelement-Druckrohr 9. Wasserverteiler |
10. Dampfabscheider
11.Maschinengebäude 12. Turbinen 13. Generator und Erregermaschine 14. Kondensator 15. Vorwärmeanlage 16. Flusswasser 17. Kühlturm 18. Dampf 19. Luft |
4. Thorium Hochtemperaturreaktor
Hochtemperaturreaktoren wurden bislang in Deutschland nur zu Testzwecken gebaut. In einem Hochtemperaturreaktor wird es bis zu 700°C heiß. Der Test-Thorium-Hochtemperaturreaktor bei Hamm enthielt statt der sonst üblichen Brennstäbe so genannte Brennelementkugeln. In diesen Kugeln befand sich der Spaltstoff. Gekühlt wurde der Reaktorkern durch Heliumgas, das seine Wärme an Wasser abgab, wobei Dampf für Turbinen entstand. Der Bau hat sich jedoch nicht durchgesetzt.
| 1. Reaktorkuppel
2. Spannbetonbehälter 3. Dichthaut aus Stahl 4. Heliumgas 5. Kugelhaufen (Graphit- und Borkugeln) 6. Kugelzugaberohr 7. Steuerstäbe 8. Neutronenreflektor 9. Kugelabzugsrohr 10. Eisenschild |
11. Kühlgasgebläse
12. Maschinengebäude 13. Turbinen 14.Generator und Erregermaschine 15. Kondensator 16. Vorwärmeanlage 17. Kühlturm 18. warme Luft 19. Luft |
5. Natururan-Reaktor
Druck- und Siedewasserreaktoren benötigen als Kernbrennstoff angereichertes Uran. Es gibt aber auch Reaktoren, die mit Natururan funktionieren. Als Neutronenmoderator dienen dabei Graphit und als Kühlmittel zur Wärmeübertragung zum Beispiel CO2. In Kernkraftwerken sind solche Natururan-Reaktoren unter dem Namen AGR und CANDU in großer Zahl im Einsatz.
| 1. Reaktorkuppel
2. Betondrucktank 3. Gasumwälzpumpe 4. Steuerstabantriebe mit daran befindlichen Steuerstäben 5. Graphitmodulator 6. CO2-Gas 7. Brennelemente 8. Wärmetauscher /Dampferzeuger (englisches Orignal: Heat exchanger) |
9. Maschinengebäude
10. Turbinen 11.Generator und Erregermaschine 12. Kondensator 13. Vorwärmeanlage 14. Flusswasser 15. Kühlturm 16. Dampf 17. Luft |
6. Schneller Brüter
Das Besondere an einem Brutreaktor ist, dass er mehr Brennstoff herstellt, als er selbst in der gleichen Zeit verbraucht. Der Reaktorkern besteht aus vielen einzelnen Brennstäben, die zu Brennelementen gebündelt sind und insgesamt einen Raum von 5 x 3 m einnehmen. Der Reaktorkern ist aufgeteilt in eine innere Spalt- und eine äußere Brutzone. Auch der erste Reaktor, der Strom aus Kernenergie erzeugte, war ein schneller Brüter. 1951 wurde er in Arco in den USA in Betrieb genommen.
| 1. Reaktorkuppel
2. Sicherheitstank 3. Reaktortank (rostfreier Stahl) 4. Primärnatrium für Primärnatriumkreislauf 5. Schutzgasatmosphäre (Argon) 6. Deckel 7. Steuerstabantriebe mit daran befindlichen Steuerstäben 8. Brennelemente (Brutzone) 9. Brennelemente (Spaltzone) 10. Primärnatriumpume |
11.Zwischenwärmetauscher, Sekundärnatriumkreislauf
12. Maschinengebäude 13. Dampferzeuger 14. Turbinen 15. Generator und Erregermaschine 16. Kondensator 17. Vorwärmeanlage 18. Flusswasser 19. Kühlturm 20. Dampf 21. Luft |
Erhöhtes Krebs-Risiko bei Atomkraftwerken
KiKK – das Kürzel prägt sich leicht im Gedächnis ein, und genauso seine Bedeutung: "Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken". So nennt sich die Studie von Forschern der Universität Mainz, die im Dezember 2007 vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) veröffentlicht wurde. Ihr Ergebnis: Kinder unter fünf Jahren erkranken in der Nähe von Atomkraftwerken deutlich häufiger an Krebs als ihre Altersgenossen im übrigen Land.
Zwanzig Leukämie-Fälle mehr
Von 1980 bis 2003 erkrankten in Deutschland 13.373 Kinder unter fünf Jahren an Krebs. 37 von ihnen wohnten höchstens fünf Kilometer von einem Atomkraftwerk entfernt und bekamen Leukämie. Statistisch gesehen wären nur 17 Fälle zu erwarten gewesen. Das sind 20 zusätzliche Fälle in den 23 Untersuchungsjahren, also 0,8 Fälle mehr pro Jahr. Studienexperte Gerd Antes schätzt die Aussagekraft der Studie ein. Wie das Ergebnis zustande kam
Das Ergebnis der KiKK-Studie ist statistisch signifikant, es kann also nicht zufällig zustande gekommen sein. Das liegt vor allem an der systematisch erfassten Menge an Kindern, die im Rahmen dieser Fall-Kontroll-Studie untersucht wurden. Alle von 1980 bis 2003 diagnostizierten Krebsfälle der Kinder unter fünf Jahren wurden einbezogen, die in den angrenzenden Landkreisen der 16 deutschen Kernkraftwerke wohnten. Ihre Wohnorte wurden dabei auf 25 Meter genau bestimmt.
Die Daten entnahmen die Forscher dem Deutschen Kinderkrebsregister in Mainz. Zu jedem Kind wurden Kontrollfälle zufällig zugeordnet – also Kinder, die aus der gleichen Region stammten und das gleiche Geschlecht, Alter und Erkrankungsjahr hatten. Insgesamt wurden 4.735 Kinder zum Vergleich herangezogen.
Befürworter wie Atomkraftgegner waren dabei
Das Institut für Medizinische Biometrie, Epidemiologie und Informatik der Universität Mainz, sowie das Deutsche Kinderkrebsregister haben die Untersuchung im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) durchgeführt. Kritiker wie auch Befürworter der Atomkraft wurden in die Planung der Studie eingebunden – als zwölfköpfiges Expertengremium.
Fazit der Forscher
In ihrem 150 Seiten fassenden Bericht schlussfolgerten die Forscher aus ihrer Studie: Die zusätzlichen Krebsfälle hingen damit zusammen, dass die Kleinkinder so nah an den Kernkraftwerken wohnten. Worauf die Krebsfälle aber genau zurückzuführen seien, ob also zum Beispiel die radioaktive Strahlung der Kraftwerke eine Rolle spiele, sei dabei unklar. „Strahlenbiologisch ist das schwer erklärbar, weil die emittierte Strahlung an den Atomkraftwerken geringer ist, als das, was man bei einem Transtlantik-Flug oder durch natürliche Strahlung aus dem Boden abbekommt", sagt Dr. Arndt Borkhardt, Onkologe der Uni-Kinik Düsseldorf. Auch laut Bundesregierung müsste die Strahlenbelastung der Bevölkerung durch Kraftwerke in Deutschland um mindestens das 1.000-fache höher sein, um den beobachteten Anstieg des Krebsrisikos erklären zu können. Die Regierung will auf der Basis einer Stellungnahme der Strahlenschutzkommission entscheiden, ob die Erkenntnisse Anlass für weitere Vorsorgemaßnahmen geben. Diese soll bis Ende des Jahres 2008 vorliegen.