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Handout zu Referat

Atomkraftwerk Tschernobyl: Der Super-Gau

2.099 / ~13 sternsternsternsternstern Sylvia C. . 2018
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Handout
Physik

HTL Rankweil

1, Fr. Prof. Kirbas, 11.Schulstufe

Sylvia C. ©
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sternsternsternsternstern
ID# 76729







ATOMKRAFTWERKE & TSCHERNOBYL

Der Super-gau

Tschernobyl


Inhaltsverzeichnis



Abstract

In meiner Arbeit geht es um den Super-Gau der 1986 in Tschernobyl geschah und zum Tod mehreren Menschen führte. Beginnend mit der Funktionsweise eines Atomkraftwerks werde ich beschreiben wie ein Kraftwerk funktioniert und wie es zu einer Kernschmelze im Reaktor 4 in der Ukraine kam. Folgend werde ich die Folgen anhand Fotos zeigen. Hätte man die Kernschmelze vorbeugen können? Wie hat es uns in Österreich betroffen? Wie stark ist die Radioaktivität heute? All die Antworten auf diese Frage werde ich im weiteren Verlauf beantworten.


Energieerzeugungsweise eines Atomkraftwerks

Ein Kernkraftwerk hat 2 Bestandteile: der nukleare Teil und der konventionelle Teil. Die Wärmeerzeugung durch Kernspaltung geschieht im nuklearen Teil. Die erzeugte Wärme in elektrischen Strom umzuwandeln ist die Arbeit des konventionellen Bereichs, dieser Teil ist den Andern Kraftwerken wie zum Beispiel Erdwärmekraftwerk sehr ähnlich.

Andere Ähnlichkeit zeigt auch der Kühlturm der öfters zum Sehen ist.

Der Kernreaktor befindet sich im Nuklearenteil. Im Reaktordruckbehälter befinden sich die Brenn- und die Steuerstäbe. In den Brennstäben ist der Kernbrennstoff, meist Tabletten aus Uran (Pellets), platziert, dies ist der Bereich wo die Kernspaltung stattfindet und Wärme erzeugt werden kann. Die Wärmeerzeugung geschieht ganz einfach: Die Brennstäbe, die Neutronen enthalten und die Kettenreaktion mit deren Bewegung verursachen, sorgen dafür, dass das Wasser warm wird.

Die Turbine wird mit dem Dampf angeregt und demzufolge entsteht Strom. Der heiße Dampf wird mit, dem Flusswasser abgekühlt. Sonach, wenn alles gut läuft, kommt der Kühlkreislauf in Gange. Das verdampfte Flusswasser kühlt im Kühlturm ab und bekommt wieder einen flüssigen Zustand. Als Kühlwasser kann man leichtes und schweres Wasser, Kohlendioxid, Helium und flüssiges Natrium verwenden.

Es gibt 2 Arten zum Kühlen des Wassers:

  • Mit dem Flusswasser: hier entnimmt man das Wasser für die Kühlung des Dampfes an dem nebenliegenden Fluss und leitet es nach dem Kühlvorgang zurück. Dabei wird das Wasser leicht erwärmt.

  • Mit einem Kühlturm: hier wird der Kondensator mit Wasser gekühlt, dieser fließt vom Kraftwerk in den Kühlturm, danach wieder zurück. Der Wasseranteil, welches als Dampf in die Umwelt gerät, ist frei von radioaktiven Stoffen und ist somit unbedenklich. Der andere Anteil gibt die Wärme an den Luftzug ab. (Kamineffekt)

auf dieser Seite kann man sehr gut sehen wie ein Atomkraftwerk funktioniert und was für Probleme wann entstehen können. Man kann die Steuerstäbe auf und ab bewegen und die Unterschiede beachten.

Auf dem Bild auf der nächsten Seite ist alles sehr gut beschrieben. Zu dem sieht man auch den Wasserkreislauf. Es gibt 3 Kreisläufe: der primärer-, sekunderer- und der Kühlkreislauf. Der Primärsektor ist radioaktiv, deswegen darf er nur innerhalb dem Reaktorgebäude sein. Der Sekunderkreislauf ist zwischen dem „Maschienenhaus“ und dem Reaktorgebäude. Es nimmt den erhitzen Wasser und kühlt es wieder, nach dem schickt es das Wasser wieder zurück.

Der Kühlkreislauf ist zwischen dme Kühlturm und dem Maschienenhaus.

Aufbau AKV

Doch wieso sind trotz den gefährlichen Strahlen immer noch 449 Kernkraftwerke in Betrieb? Der globale Anteil der Kernkraftwerke in der Stromproduktion liegt ca. bei 11%


Pro und Contra AKV

PRO

Atomkraft ist eine günstige Energiequelle. Die Baukosten betragen zwar rund 4,5 Milliarden Euro, das ist das doppelte wie bei einem Kohlekraftwerk, doch dies deckt man schnell wieder ab. Die Materialkosten von einem KKV wie zum Beispiel die Brennstäbe und das Uran sind viel günstiger als die von einem Kohle- oder Gaskraftwerkes.

Da die Herstellungskosten sehr niedrig sind, sinkt der Strompreis mit. So ist in einem Land Atomkraft an erster Stelle wenn es um den Strompreis geht. Österreich hat zwar kein aktives Atomkraftwerk, doch sind wir die Käufer von Strom aus der Schweiz oder aus Deutschland, welches in solchen Anlagen produziert wird.

Kernkraftwerke erzeugen CO2-frei Strom. Dies ist meiner Meinung nach das wichtigste auf das wir schauen sollten. Neue Erfindungen die Menschen verwenden belasten immer mehr die Atmosphäre mit CO2, welches die Sauerstoffaufnahme behindern kann. Kohlekraftwerke belasten die Umwelt mit CO2, so schadet es nicht dass wir jährlich ca. 150 Millionen Tonnen CO2 ersparen.

Kernkraftwerke sind nicht Witterungsabhängig, Wind- und Solarstrom schon. Da die Stromerzeugung in mehreren Gebäuden stattfindet kann man 365 Tage Strom erzeugen. Windstrom ist hingewiesen auf den Wind und sehr abhängig, so kann der Anteil an der Stromerzeugung sehr stark sinken.


CONTRA

Während der Stromproduktion entsteht sehr viel radioaktiver Abfall den wir nicht einfach in die Umwelt lassen können, da es über eine Mil. Jahre strahlt. Bis heute weiß man immer noch nicht, was man mit dem Müll machen soll und staut es in Tonnen unterirdisch.

Atomwaffen sind genauso gefährlich wie die Kraftwerke und sind fast gleich mit dem Aufbau. Wenn eine Nuklearwaffe auf ein Land oder eine Stadt fällt hat es katastrophale Folgen, dies haben uns auch die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki gezeigt. „Little Boy“ und „Fat Man“ reißten mehr als 200 000 Tote mit sich. Nach diesem tragischen Abwurf unterzeichneten die Menschen einen Vertrag, dass sie keine Atombomben herstellen dürfen.

Trotz all den Verträgen wird spektakuliert ob die Länder wirklich keine Kernwaffen besitzen.

Hier auf diesem Bild sieht man die radioaktive Wolke auf Nagasaki steigen.
Nagasaki

Zurzeit gibt es auf der Welt 449 Reaktoren und es laufen 60 Neubauprojekte. Die Neubauprojekte befinden sich zum Großteil in China. Es gibt schon nur in den USA 99 betriebsfähige Reaktore. Den Platz 2 belegt Frankreich mit 58. Daraufhin folgen Japan, China, Russland, Südkorea und Indien. Es gibt in Österreich zwar keine Kernkraftwerke, jedoch sind wir umzingelt mit diesen. Ein radioaktiver Unfall würde uns auch sehr fatal treffen.

Das AKV in Dukovany, welches nur 40km vom Norden entfernt ist würde Österreich vom Wind abhängig am meisten treffen. Besonders uns in Vorarlberg bedrohen 4 Kraftwerke vom Norden und vom Westen. Die Tatsache, dass Österreich kein Atomkraftwerk am Laufen hat, mindert in diesem Fall das Risiko für eine hoch radioaktive Umwelt nicht. Auch der Reaktorunfall im Block 4 in Tschernobyl hatte für Österreich Folgen.

Vor allem Wien war beziehungsweise ist stärker betroffen als angenommen. Dies zeigt uns auch die Karte auf der folgenden Seite. Österreich war zu 13% betroffen, dies heißt am 2.stärksten betroffen nach Weißrussland mit 22%. Der Regen, welches am27.4 auf Österreich fiel, war gefüllt mit radioaktivem Jod 131. Die radioaktive Wolke verursachte sofort bei 316 Personen Schilddrüsenkrebs, 22 Jahre später stieg diese Zahl schon auf 884. Studien gehen davon aus, dass 8-40% der Schilddrüsenkrebsfälle nach dem Reaktorunfall 1986 verursacht wurden.

Karte

Was passierte in Tschernobyl

In der Nacht auf den 26.April 1986 um 01:23 ereignete sich bis heute der schlimmste Reaktorunfall. Die Explosion im Reaktor 4 des Kernkraftwerkes 30km entfernt von Prypjat wurde zuerst einige Stunden der ganzen Welt verschwiegen. Die radioaktive Strahlung betrug nach 10 Tage 500-mal mehr als die Atombombe auf Hiroshima.

Alles fing mit den Vorbereitungen für den Versuch am 25.April an. Die Mannschaft, welche im KKV arbeitete wollten überprüfen, ob die Rotationsenergie der Turbine bei einem Stromausfall ausreichend ist, um so viel Strom zu produzieren, bis die Notstromaggregate sich einschalten. Die Leistung des Reaktors sollte heruntergesenkt werden, jedoch nie ausgeschaltet. Bei diesem Versuch wurde das Notkühlsystem und alle anderen Sicherheitssysteme ausgeschaltet.

Doch die Leistung war immer noch zu wenig um eine problemlose Arbeit zu erbringen.

Die Mannschaft hörte nicht auf und der Versuch wurde nun gestartet. Die Sicherheitsventile der Turbinen wurden geschlossen und die Wasserzufuhr in den Reaktor wurde verringert. Die Reaktorleistung stieg innerhalb wenigen Sekunden an. Erst jetzt kapierte der Schichtleiter, dass es falsch war und versuchte daraufhin eine Notabschaltung, doch dies hatte keinen Erfolg. Das 100-fache der Nennleistung des Reaktors wurde in kurzer Zeit erreicht.

Die einzige Lösung war, die Regelstäbe wieder komplett in den Reaktorkern zu einfahren, doch die Mitarbeiter hatten keine Zeit für das. Das aufgeheizte und verdampfte Wasser hatte schon einen zu hohen Druck aufgebaut und die Temperatur war viel zu groß, so dass die Stäbe sich verbogen hatten und nicht mehr in die vorgesehenen Einschublöcher passten.

Dies hatte nicht den vorgesehenen Effekt, sondern ganz im Gegenteil: die Temperatur stieg noch mehr, dadurch wurde mehr radioaktive Materialien in die Umwelt freigesetzt. Erst nach 10 Tagen kam man auf die Idee, den Brand mit Stickstoff zu löschen.

Sarkophag

Alle Maßnahmen, die man bis dort nahm, halfen nicht auf die Dauer bei γ-Strahlen, so fing man mit den Überlegungen an, einen Mantel um den Reaktor zu bauen. Der Sarkophag sollte aus Beton werden und mindestens 20-30 Jahre halten doch die Lebensdauer wurde überschätzt und bereits nach 10 Jahren schrieb man einen Wettbewerb für einen neuen Sarkophag aus.

Mantel 1

Bis Herbst 1986 baute man einen Sarkophag aus Beton um den Reaktor. Da die Strahlen immer noch sehr hoch waren durfte jeder Mitarbeiter nur 45 Sekunden auf das Dach. Es waren ca. 600 000-800 000 Männer beim Bau beteiligt. Diese nannte man Liquidatoren. Man versuchte die Arbeiten einigen Robotern machen zu lassen, doch diese gaben schnell auf. Der Grund dafür war die hohe Radioaktivität.

Die ähnlichen Arbeiten wurden unter dem Reaktor errichtet. Das geschmolzene Material war so heiß, dass es durch die Betonbodenplatte sich langsam durchaß. Also baute man unterirdisch noch eine andere Stahlbetonplatte. Diese Arbeiter waren der gleichen Strahlung wie die Arbeiter auf dem Dach ausgesetzt, doch in diesem Moment konnte es noch niemand weder sehen noch fühlen.

Gleich nach den Arbeiten wurden alle Krankenhäuser mit den Liquidatoren gefüllt. Jeder hatte die gleichen Symptome: Brandwunden 3.Grades, erbrechen, keine Kraft, usw . Später fand man heraus, dass 300 Millisievert (radioaktive Belastung) als Grenzwert festgelegt worden war, dieser Grenzwert ist 300 000 mal so viel wie hier in Österreich und Deutschland erlaubte Jahresdosis.

Mantel 2

Die festgelegte Jahresdauer für den alten Mantel konnte nicht erreicht werden und war vor dem einstürzen bedroht. Dies wäre wieder eine Katastrophe, denn dann konnte noch mehr radioaktives Qual in die Atmosphäre gelangen. Also schrieb man einen Wettbewerb aus, diesen gewann ein französisches Ingenieurbüro. Das größte Problem war, dass immer noch so viel radioaktive Strahlung auf dem Dach war, dass die Arbeiten nicht dort errichtet wurden konnten.

Man kam auf die Idee den Sarkophag auf Schienen zu bauen und nach der Fertigstellung auf Position zu schieben. Der Sarkophag wurde als „New Safe Confinement (Neuer sicherer Einschluss, NSC) bezeichnet. Der Baubeginn war Ende 2010. Vier Jahre später war man mit den Hubarbeiten fertig. Das neue Bauwerk hat nach der Fertigstellung eine Breite von 257m, eine Länge von 162m und eine Höhe von 108m.

Die undichten Stellen werden mit Kunstoffmembranen versiegelt. In dem Mantel sind auch Kräne eingebaut, welche den alten Sarkophag schritt für schritt abbauen sollen. Doch das Problem ist, wo man die radioaktiven Teile lagert.der neue Sarkophag

Phasen


Quellen

Bild 1

https:/image.slidesharecdn.com/ohne-atom-animation-110421142322-phpapp01/95/atomkraftwerk-5-728.jpg?cb=1303398969


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