Tatsachen über Kernenergie:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Essen
Girardet [u.a.]
1980
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| adam_text | Inhalt
Geleitwort.......................
XI
Vorwort........................ XIII
1. Brauchen wir Kernenergie? ............... 1
1.1. Einleitung........................ 1
1.2. Brauchen wir mehr Energie?................. 2
1.3. Energiereserven...................... 9
1.4. Kernenergie und ihre Alternativen............... 12
1.4.1. Kohle ......................... 13
1.4.2. Sonnenenergie...................... 14
1.4.3. Kernenergie....................... 18
1.4.4. Kernfusion........................ 22
1.5. Versuch einer zusammenfassenden Wertung........... 22
2. Energieerzeugung durch Kernspaltung........... 25
2.1. Einleitung........................ 25
2.2. Kernphysikalische Prozesse................. 26
2.2.1. Prinzip der Kernspaltung.................. 26
2.2.2. Energiefreisetzung..................... 26
2.2.3. Kettenreaktion...................... 27
2.2.4. Moderation....................... 29
2.2.5. Steuerung und Selbststabilisation............... 29
2.2.6. Brutvorgang....................... 31
2.3. Die wichtigsten Leistungsreaktortypen............. 32
2.3.1. Der Druckwasserreaktor .................. 32
2.3.2. Der Siedewasserreaktor................... 35
2.3.3. Der Hochtemperaturreaktor................. 35
2.3.4. Der Schnelle Brutreaktor.................. 36
2.3.5. Andere Reaktortypen ................... 38
2.3.6. Diskussion der Reaktortypen................. 38
2.4. Wirkungsgrad, Abwärme.................. 40
2.5. Kernenergie in der Bundesrepublik Deutschland......... 43
3. Die Sicherheit von Kernkraftwerken............ 44
3.1. Einleitung........................ 44
3.2. Quellen der Radioaktivität im Reaktor............. 45
3.3. Barrieren gegen Spaltprodukte................ 45
3.4. Qualitätskontrolle und Prüfung................ 46
3.5. Störfälle und GaU..................... 46
3.6. Hypothetische Störfälle................... 49
3.7. Sicherheitsanalyse..................... 50
3.8.
Rasmussen-Studie
.................... 53
3.9. Die deutsche Risikostudie.................. 55
3.10. Sicherheitsforschung.................... 57
3.11. Zusammenfassung .................... 57
4. Der Brennstoffkreislauf von Kernkraftwerken....... 59
4.1. Einleitung........................ 59
4.2. Die Kernenergie und ihr Brennstoffkreislauf........... 60
4.3. Urangewinnung ..................... 60
4.4. Erzaufbereitung ..................... 63
4.5. Urananreicherung..................... 63
4.6. Brennelement-Herstellung ................. 66
4.7. Transport radioaktiver Materialien............... 68
4.8. Das geplante Entsorgungszentrum .............. 69
4.9. Wiederaufarbeitung.................... 70
4.9.1. Aufgaben und Ziele.................... 70
4.9.2. Warum Wiederaufarbeitung................. 72
4.9.3. Die verschiedenen Schritte der Wiederaufarbeitung........ 73
4.10. Refabrikation neuer Kernbrennstoffe.............. 74
4.11. Behandlung radioaktiver Abfälle, Endlagerung.......... 74
4.12. Zusammenfassung .................... 77
5. Die Wiederaufarbeitung und Behandlung radioaktiver Abfälle . 79
5.1. Einleitung........................ 79
5.2. Verfahrensbeschreibung .................. 81
5.2.1. Die Wiederaufarbeitung von Brennelementen nach dem PUREX-Prozeß 81
5.2.2. Alternative Brennstoffkreisläufe ............... 85
5.2.3. Abfallbehandlung..................... 86
5.3. Das Risiko der Wiederaufarbeitung.............. 90
5.3.1. Strahlenexposition beim bestimmungsgemäßen Betrieb
einer Wiederaufarbeitungsanlage............... 90
5.3.2. Sicherheitsmaßnahmen zur Vermeidung größerer Freisetzungen
bei Störfällen....................... 91
5.3.3. Störfälle bei Wiederaufarbeitungsanlagen............ 92
5.4. Zusammenfassung .................... 93
6. Die Tieflagerung radioaktiver Abfälle in Salzformationen
der Bundesrepublik Deutschland............. 95
6.1. Einleitung........................ 95
6.2. Versuchsanlage Asse.................... 97
6.2.1. Geologische und Grubensituation............... 97
6.2.2. Bisher gesammelte Erfahrungen ............... 100
6.2.2.1. Niedrigaktive Abfälle.................... 100
6.2.2.2.
M
ittelaktive Abfälle.................... 103
6.2.3. Absehbare Weiterentwicklung................ 103
6.2.3.1. Forschungskaverne.................... 104
VI
6.2.3.2. Erprobung der Einlagerungstechnik in tiefen Bohrlöchern..... 105
6.2.4. Spätere Einlagerung hochaktiver Abfälle............ 106
6.2.5. Grenzen der Versuchsanlage Asse............... 108
6.3. Zur Sicherung eines Salzbergwerkes.............. 108
613.1.
Erdbeben........................ 108
6.3.2. Gebirgsmechanisch bedingter Störfall............. 109
6.3.3. Größter anzunehmender Unfall (GaU)............. 110
6.3.4. Gorleben........................ 111
6.3.5. Stillegungskonzept .................... 111
6.4. Zusammenfassung .................... 112
7. Der Hochtemperaturreaktor............... 113
7.1. Einleitung........................ 113
7.2. Funktionsweise des Hochtemperaturreaktors.......... 113
7.2.1. Physikalische Prinzipien und Konstruktionsmerkmale....... 113
7.2.2. Der Brennstoffkreislauf des Hochtemperaturreaktors........ 115
7.2.3. Prototypen und Demonstrationsanlagen ............ 117
7.3. Nukleare Sicherheit von Hochtemperaturreaktoren........ 121
7.3.1. Sicherheitsaspekte des Hochtemperaturreaktors......... 121
7.3.2. Charakteristisches Störfallverhalten.............. 122
7.3.3. Die AIPA-Studie..................... 124
7.4. Möglichkeiten der Nutzung des Hochtemperaturreaktors..... 124
7.4.1. Der HTR zur Stromerzeugung................ 124
7.4.2. Der Hochtemperaturreaktor als Prozeßwärmeerzeuger....... 125
7.5. Zusammenfassung .................... 130
8. Schnelle Brutreaktoren ................. 132
8.1. Einleitung........................ 132
8.2. Uranausnutzung beim LWR und beim SBR.......... 132
8.3. Technisches Konzept der Brüter-Kraftwerke........... 134
8.3.1. Energieerzeugung und Brutprozeß .............. 134
8.3.2. Wärmeübertragung .................... 136
8.4. Das Kühlmittel Natrium................... 137
8.4.1. Betriebseigenschaften................... 137
8.4.2. Verhalten bei Störfällen................... 138
8.5. Die nukleare Sicherheit Schneller Brutreaktoren.......... 139
8.5.1. Das Barrierenprinzip.................... 139
8.5.2. Sicherheitsmaßnahmen................... 140
8.5.3. Präventive Maßnahmen beim SNR-300 ............ 141
8.5.4. Containmentmaßnahmen beim SNR-300............ 143
8.6. Bau- und Betriebserfahrungen................ 145
8.7. Zusammenfassung .................... 146
9. Plutonium - Eigenschaften und Möglichkeiten....... 148
9.1. Einleitung........................ 148
9.2. Die Rolle des Plutoniums im Kernbrennstoffkreislauf....... 148
9.3. Der offene Brennstoffkreislauf................ 149
9.4. Die gegenwärtigen und zukünftigen Plutoniummengen...... 150
9.5. Der geschlossene Brennstoffkreislauf ............. 152
VII
9.6. Sicherung von Plutonium.................. 154
9.6.1. Schutz vor Plutonium als Radiotoxin............. 154
9.6.2. Schutz vor Kritikalität ................... 159
9.6.3. Sicherung gegen Diebstahl................. 160
9.7. Zusammenfassung .................... 160
10. Die Sicherung kerntechnischer Anlagen
und spaltbarer Materialien................ 162
10.1. Einleitung........................ 162
10.2. Schutzbedürftige Stationen des Brennstoffkreislaufs........ 163
10.3. Schutz von Kernkraftwerken gegen Sabotage.......... 164
10.4. Schutz gegen Sprengstoffe und Geschosse........... 166
10.5. Katastrophenschutzpläne.................. 167
10.6. Mißbrauch von spaltbarem Material.............. 168
10.7. Zusammenfassung .................... 172
11. Kernenergie und Strahlenrisiko.............. 174
11.1. Natürliche und künstliche Umgebungsstrahlung......... 174
11.1.1. Natürliche Umgebungsstrahlung............... 174
11.1.2. Künstliche (zivilisatorische) Strahlenbelastung.......... 177
11.2. Emissionen der Kernkraftwerke................ 179
11.2.1. Dosisgrenzwerte und Ermittlung der Strahlenbelastung....... 179
11.2.2. Relationen zur natürlichen Strahlenbelastung.......... 181
11.3. Die strahlenbiologische Wirkungskette............. 182
11.4.
Somatische
Strahlenwirkungen................ 184
11.4.1. Somatischer Strahlenfrühschaden............... 184
11.4.2.
Somatische
Strahlenspätschäden............... 190
11.5. Genetische Strahlenwirkungen................ 194
11.5.1. Mutationsarten...................... 194
11.5.2. Faktorenabhängigkeit genetischer Strahlenwirkungen....... 195
11.5.3. Die Wirkung von Mutationen ................ 196
11.5.4. Das bevölkerungsgenetische Strahlenrisiko........... 197
11.6. Zusammenfassung .................... 198
12. Radioökologie —
Die Emission von Radionukliden und ihr Verhalten
in der Nahrungskette und im menschlichen Körper ... 203
Einleitung........................ 203
Abgabe und Ausbreitung von Radionukliden .......... 203
Betriebliche Freisetzung .................. 203
Gasförmige radioaktive Stoffe (atmosphärische Ausbreitung) .... 205
Meteorologische und nichtmeteorologische Parameter,
die die Ausbreitung beeinflussen............... 205
Mathematische Beschreibung der Ausbreitung von Schadstoffen . . 206
Experimentelle Ergebnisse.................. 208
Anwendung der Ausbreitungsrechnung:
Kurzzeit- und Langzeitausbreitungsfaktoren........... 208
Atmosphärische Ablagerung................. 208
Mathematische Beschreibung der Ablagerung.......... 212
VIII
12.1
12.2
12.2
.1.
12.2.2.
12.2
.2.1.
12.2
.2.2.
12.2
.2.3.
12.2
.2.4.
12.2
.2.5.
12.2
.2.6.
12.2.3. Flüssige radioaktive Ableitungen............... 212
12.3. Radionuklide in Ökosystemen................ 214
12.3.1- Das Verhalten im lebenden Organismus............ 214
12.3.2. Die möglichen Wege der Strahlenbelastung für den Menschen . . 216
12.3.3- Der Begriff der Nahrungskette................ 216
12.3.4. Die wichtigsten Pfade der Ingestionsbelastung......... 218
12.3.5- Faktoren, die die Wanderung der Radionuklide beeinflussen . . . 219
12.3.6. Der Transferfaktor— Produkt aus ökologischen Gegebenheiten
und der Physiologie des Organismus............. 219
12.3.7. Von der Aktivität zur Organdosis............... 220
12.3.8. Die relevanten Nuklide und ihre kritischen Belastungspfade .... 221
12.4. Zusammenfassung.................... 223
13. Die Beeinflussung von Wetter und Klima
durch Wärmekraftwerke................. 225
13.1. Einleitung........................ 225
13.2. Kühltürme........................ 225
13.3. Wetterund Klima, Stadtklima ................ 228
13.4. Die atmosphärischen Ausbreitungsverhältnisse.......... 230
13.5. Die Ausbreitungsrechnungen und ihre Aussagen......... 232
13.6. Indirekte Wirkungen des Kühlturmbetriebs ........... 237
13.7. Zusammenfassung .................... 238
14. Energie und Umwelt................... 240
14.1. Einleitung........................ 240
14.2. Schadstoffbelastung der Gewässer.............. 241
14.3. Schadstoffbelastung der Luft ................ 242
14.3.1. Luftschadstoffe und ihre Wirkungen.............. 244
14.3.1.1. Schwefeldioxid (SO2)................... 244
14.3.1.2. Staub ......................... 244
14.3.1.3. Stickoxtde........................ 245
14.3.1.4. Kohlenmonoxid
(CO)
................... 245
14.3.1.5. Kohlenwasserstoffe (^HJ................. 245
14.3.1.6. Radioaktivität ...................... 246
14.3.2. Übersicht über emittierte chemische Schadstoffe......... 246
14.3.3. Immissionsgrenzwerte................... 248
14.3.4. Vergleich der Schadstoffbelastung bei verschiedenen Methoden
der Energieerzeugung ................... 249
14.4. Die Risiken verschiedener Energietechnologien.......... 252
14.4.1. Ein Risikovergleich Kohle — Kernenergie............ 252
14.4.2. Risikovergleich alternativer Energieerzeugungstechnologien..... 253
14.5. Die Wärmebelastung der Atmosphäre............. 257
14.6. Zusammenfassung .................... 258
15. Nutzungsmöglichkeiten regenerativer Energiequellen
in der Bundesrepublik Deutschland............ 262
15.1. Einleitung........................ 262
15.2. Überblick über die der Menschheit zugänglichen Energieströme . . 262
15.3. Potentiale der in der Bundesrepublik Deutschland
nutzbaren Energieströme.................. 266
IX
15.4.
Technik
und Wirtschaftlichkeit ausgewählter Nutzungsmöglichkeiten
regenerativer Energieströme................. 269
15.4.1. Windenergiekonverter
(WEK)
................ 269
15.4.2. Niedertemperatur-Kollektoranlagen.............. 271
15.4.3. Wärmepumpen...................... 274
15.5. Zusammenfassung .................... 276
16. Kontrollierte Kernfusion: eine Alternative
der künftigen langfristigen Energieversorgung....... 279
16.1. Einleitung........................ 279
16.2. Bedingungen für die Freisetzung der Fusionsenergie........ 280
16.3. Der
Tokárnak
....................... 282
16.3.1. Plasmaeinschluß und Wärmedämmung............. 282
16.3.2. Heizung ........................ 283
16.3.3. Zündung unter realen Bedingungen.............. 283
16.4. Optimierungsaufgaben................... 285
16.5. Technologische Aufgaben.................. 287
16.5.1. Tritium und
Blanket
.................... 288
16.5.2. Materialfragen...................... 290
16.5.3. Sicherheitsfragen..................... 290
16.6. Zusammenfassung .................... 293
Autorenverzeichnis................... 295
Stichwortverzeichnis.................. 297
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