Kernkraftwerke sind thermische Kraftwerke mit Dampfturbinen, bei denen die Wärme aus der Kernspaltung von radioaktivem Uran gewonnen wird.

Kernkraftwerkstypen

Reaktortyp Brenn-, Brutstoff Anrei-cherung Mode-rator Kühl-mittel Kühl-temperatur Reaktor-druck Dampf-temperatur Dampf-druck
Druckwasser (Gösgen) UO2 3,3...3,4% H2O H2O 325 °C 160 bar 280 °C 65 bar
Siedewasser (Leibstatt) UO2 2,6...3,2% H2O H2O 285 °C 70 bar 285 °C 70 bar
Candu (Canada) UO2 0,7% D2O D2O 305 °C 95 bar 255 °C 45 bar
RBMK (Russland) UO2 1,8% H2O, C H2O 285 °C 70 bar 285 °C 70 bar
Schneller Brüter (F) PuO2, UO2 10% ohne Na 540 °C 10 bar 500 °C 170 bar
AGR (England) UO2 2,0% C (Graphit) CO2 650 °C 40 bar 530 °C 180 bar
Hochtemperatur UO2, ThO2 8...93% C (Graphit) He 950 °C 60 bar 530 °C 180 bar

Bindungsenergie

Bindungsenergie von 2240 Isotopen.

Brennstoffkreislauf

Brennstoffkreislauf für den Jahresverbrauch eines Kernkraftwerk mit 1 GW elektrischer und 3 GW thermischer Leistung. Die Prozentzahlen beziehen sich auf die Konzentration von U-235 in U-238.

Anzahl Kernkraftwerke

Weltkarte von 2007 mit den farblich gekennzeichneten 31 Kernkraftwerkländern (gelb bis 50 W/E, orange 50 bis 300 W/E, rot 300 bis 800 W/E, dunkelrot mehr als 800 W/E).

Auf der Welt gibt es Ende 2007 in 31 Ländern 437 Kernkrafwerke mit einer Leistung von 390 GW. In der untenstehenden Liste sind diese Länder nach der installierten Leistung der Kernkraftwerke aufgeführt.

Land Anzahl KKW Leistung [GW] Watt pro Einwohner
USA 104 104.8 346
Frankreich 59 66.2 1064
Japan 56 49.9 391
Russland 31 23.2 164
Deutschland 17 21.4 260
Südkorea 20 18.4 378
Ukraine 15 13.8 298
Kanada 18 13.4 400
Großbritannien 19 11.9 196
Schweden 10 9.4 1042
China 10 8.1 6
Spanien 8 7.7 191
Belgien 7 6.1 586
Taiwan 6 5.1 225
Indien 16 3.8 3
Tschechien 6 3.7 365
Schweiz 5 3.4 446
Finnland 4 2.8 534
Slowakei 5 2.2 409
Brasilien 2 2.0 11
Bulgarien 2 2.0 273
Südafrika 2 1.9 40
Ungarn 4 1.9 189
Mexiko 2 1.4 13
Litauen 1 1.3 400
Argentinien 2 1.0 25
Slowenien 1 0.7 362
Rumänien 1 0.7 33
Niederlande 1 0.5 31
Pakistan 2 0.5 3
Armenien 1 0.4 137
Summe 437 389.5 95

Die installierte Leistung aus Kernkraftwerken pro Einwohner schwankte im Jahr 2007 zwischen 3 und 1064 W.

Radioaktive Strahlung

Zusammensetzung der Strahlung:

  • α-Strahlung (Heliumkerne), Abschirmung durch z.B. Papier
  • β-Strahlung (Elektronen), Abschirmung durch z.B. Alublech
  • γ-Strahlung (Elektromagnetische Wellen), Abschirmung durch Blei oder meterdicke Betonmauern

Aktivität

Das Mass der Intensität einer radioaktiven Strahlung ist die Zerfallshäufigkeit A.

  • 1 Bq (Becquerel) = 1 Zerfall pro Sekunde = 2,7 10-11 Ci (Curie), 1 Ci ist die Aktivität von 1 g Radium

Es gibt auch Aktivitätskonzentrationen => Bq/kg oder Bq/m³

Halbwertszeit

Die Zeit bis zum Zerfall der Hälfte der vorhandenen Atome ist t½. Man unterscheidet zwischen physikalischer und biologischer Halbwertszeit.

  • Physikalische Halbwertszeit (Zeit bis zum Zerfall der halben strahlenden Substanz)
  • Uran 238U hat eine t½ von 4,5 Milliarden Jahren (γ und α-Strahlung)
  • Radium 226Ra hat eine t½ von 1600 Jahren (α-Strahlung)
  • Cäsium 137Cs hat eine t½ von 30 Jahren (β-Strahlung)
  • Radon 220Rn hat eine t½ von 56 Sekunden (α-Strahlung)
  • Biologische Halbwertszeit (Zeit bis zum Abbau der halben Substanz im Körper)
  • Cäsium hat im menschlichen Körper eine t½ von 100 Tagen

Energiedosis

Die Energiedosis D ist ein Mass für die absorbierte Energie eines durchstrahlten Körpers.

  • 1 Gy (Gray) = 1 J/kg = 100 rad (radiation adsorbed dose)

Äquivalentdosis

Weil verschiedene Strahlenarten mit der gleichen Energiedosis unterschiedlich schädlich in biologischen Körpern sind , gibt es die Äquivalentdosis H.

  • 1 Sv (Sievert) = 1 Gy mal Q (Qualitätsfaktor)
  • Röntgenstrahlung haben ein Q von 1
  • Thermische Neutronen haben ein Q von 3
  • α-Strahlung hat ein Q von 10
  • 1 Sv = 100 rem (röntgen equivalent man) = 100 rad * Q

Die zulässige Dosis für empfindliche Körperteile (Keimdrüsen, Gebärmutter, rotes Knochenmark) liegt bei 0,3 mSv/a, für die Gliedmassen von strahlenexponierten Berufsleuten bei 500 mSv/a.