Atomantrieb HANNES, FELIX UND LUKAS
Entwicklung o 1896: ◦1896 entdeckt Antoine Henri Becquerel die Radioaktivität o 1911: ◦Ernest Rutherford entwickelt seine Theorie vom Aufbau des Atoms und vom radioaktiven Zerfall o 1934: ◦Irène und Frédéric Joliot-Curie gelang es durch den Beschuss von Fluor und Natrium mit Alphastrahlen künstliche Radioaktivität auszulösen o 1938: ◦Entdeckungen der Kernspaltung von Uran durch Otto Hahn und Fritz Straßmann o 1939: ◦Joliot, Halban und Kowarski wiesen die bei der Kernspaltung freiwerdenden Neutronen nach, welche eine Kettenreaktion in Gang setzen o 1942: ◦Enrico Fermi konstruiert den ersten Versuchs-Kernreaktor o 1951: ◦Erster Versuchsreaktor, der zum ersten Mal Strom durch Kernenergie erzeugt mit 1,2 MW Otto Hahn
Entwicklung o 1956: ◦Errichtung von Kernforschungszentren in Hamburg o 1957 : ◦1957 wird am 31. Oktober als erster Reaktor in Deutschland der Forschungsreaktor der TU München - das Atomei - in Betrieb genommen o 1958 : ◦Das erste nuklear getriebene amerikanische U-Boot „Nautilus“ unter dem Polareis erregt weltweites Aufsehen o 1961 : ◦Im Juni 1961 wird vom Versuch Atomkraftwerk Kahl (VAK) zum ersten Mal in der Bundesrepublik Deutschland mittels Kernenergie erzeugter Strom in das Verbundnetz eingespeist o 1974 : ◦der weltweit erste MW-Block wird in Biblis in Betrieb genommen o 1977 : ◦Das Kernkraftwerk Isar 1 wird am 3. Dezember in Betrieb genommen o : ◦Zwischen 1957 und 2004 wurden in Deutschland etwa 110 kerntechnische Anlagen in Betrieb genommen
Marie Curie o * 7. November 1867 in Warschau o Vater war zu Beruf Mathematik- und Physiklehrer, die Mutter Leiterin eines Mädchenpensionats o 1883 bestand Maria im Alter von 15 Jahren ihr Abitur als Klassenbeste o Sie arbeitete zunächst als Erzieherin, doch 1891 begann sie in Paris Physik und Mathematik zu studieren o Mithilfe ihres Mannes gelang es ihr die Elemente Radium und Polonium nachzuweisen o Die Strahlung der Elemente wurde von ihr als radioaktiv benannt o 1903 erhielten Marie und Pierre Curie den Nobelpreis für Physik für ihre Arbeiten über die Strahlungsphänomene o 1911 bekam Marie Curie den Nobelpreis der Chemie für die Entdeckung der radioaktiven Elemente Polonium und Radium o † 4. Juli 1934 in Sancellemoz
Otto Hahn o *8. März 1879 in Frankfurt am Main als 3 Sohn des Glasmeister Hahn o 1897 bestand er sein Abitur und begann Chemie, Mathe, Physik und Mineralogie zu studieren o 1905 Entdeckung eines neuen radioaktiven Elements, Radiothor o 1938 bei einem Experiment mit einer Uranprobe befürchtet er bereits, dass der Urankern in zwei Teile zerplatzt sei, was Meitner und Otto Robert Frisch bestätigen. o 1944 Verleihung des Nobelpreises für Chemie o 1955 startet er mit 16 anderen Nobelpreisträgern einen Aufruf gegen den Missbrauch von Atomwaffen o † 28. Juli 1968 in Göttingen
Wie funktioniert Kernspaltung? o Spaltung von Atomkern ◦Durch Beschuss von langsamen Neutronen ◦Atome großer Massezahl werden verwendet ◦zwei neue Atome entstehen o Freiwerdende Kräfte ◦Energie ◦neue Neutronen → Kettenreaktion o Veranschaulichung am Beispiel Uran N U U U N N N
Arten von Kernspaltung o Ungesteuerte Kettenreaktion ◦Neue Neutronen spalten unkontrolliert neue Atome ◦Reaktion setzt sich explosionsartig fort ◦Funktionsweiße der Atombombe o Gesteuerte Kettenreaktion ◦Neutronen werden geblockt ◦Steuerstäbe werden eingeschoben ◦Funktionsweiße der Atomenergiegewinnung ungesteuerte Kettenreaktiongesteuerte Kettenreaktion
Siedewasserreaktor o Ältere Methode o Ablauf: ◦Die freiwerdende Energie bei der Kernspaltung erhitzt das Kühlwasser der Brennstäbe ◦Das Wasser beginnt zu sieden, dadurch entsteht Dampf, welches die Turbine antreibt ◦Die Turbine dreht sich, es entsteht Rotationsenergie ◦Die Rotationsenergie wird an den Elektrogenerator weitergegeben ◦Der elektrische Generator wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um ◦Nachteil: Das heißt das radioaktive Wasser, das die Brennstäbe gekühlt hat, treibt auch die Turbinen an, dadurch ist auch das Maschinenhaus radioaktiv verseucht o Nachteil: Das heißt das radioaktive Wasser, das die Brennstäbe gekühlt hat, treibt auch die Turbinen an, dadurch ist auch das Maschinenhaus radioaktiv verseucht o Isar 1 als Beispiel
Druckwasserreaktor o Neuere Methode o Ablauf: ◦Die freiwerdende Energie bei der Kernspaltung erhitzt das Kühlwasser der Brennstäbe ◦Durch einen Wärmetauscher wird die Wärme des Kühlwassers an einen separaten Wasserkreislauf abgegeben ◦Dort beginnt das Wasser zu sieden, es entsteht Dampf, dieser treibt die Turbine an ◦Die Turbine dreht sich, es entsteht Rotationsenergie ◦Der elektrische Generator wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um ◦Vorteil: Die Radioaktivität bleibt in Kreislauf der Kühlflüssigkeit, die Radioaktivität ist also in einem separaten Kreislauf getrennt von der Turbine o Isar 2 als Beispiel
Aufbau eines Atomfahrzeugs Energie der Uranatome ↓ Energie des Kühlwassers ↓ Wasserdampf ↓ Rotationsenergie ↓ Elektrische Energie ↓ Rotationsenergie ↓ Kinetische Energie
Atomfahrzeuge UTOPIEN UND REALITÄTEN
Atomautos (1955) o „So leben wir 1975“ Artikel in November-Ausgabe der Zeitschrift „hobby“ o Zukunftsvision für „Atomautos“ o „[…] Die Umwandlung von Kernenergie in elektrische Energie findet möglicherweise direkt statt, und nicht über den energiewirtschaftlich kostspieligen und umständlichen Umweg Wärme – Wasser – Dampfturbinen – Strom. […]“ o Bis heute undenkbar: ◦Sicherheit der Autos muss gewährleistet werden ◦katastrophalen Freisetzung von Radioaktivität durch Verkehrsunfälle Zukunftsvision eines Atomautos für das Jahr 1975
Atomlokomotiven o Vorstellung von Superzüge mit einer Geschwindigkeit von 200 km/h ◦für damalige Verhältnisse sensationell o ein amerikanisches Projekt „X-12“ einer Atomlokomotive vom Juli Heft 1954 „hobby“ ◦Gewicht von 360 Tonnen ◦und einer Länge von 49 Meter ◦Sollte eine Leistung von 7000 PS erbringen Amerikanisches Projekt „X-12“ Superzug mit Atomlokomotive
Atomflugzeuge o Beginn des NEPA-Projekt der US Air Force 1946 o theoretischer Flug mit 740 km/h über km o Testflüge der NB-36H ◦größter Bomber der Welt ◦Einbau des Reaktors im hinteren Bombenschacht ◦Reaktorleistung von 1000 kW ◦zwischen 1955 und 1957 insgesamt 47 Testflüge ◦Beendung des Programms mangelhaften Organisations- und Führungsstruktur Convair B-36H (Foto: US Air Force)
Atomschiffe o Unterseeboote ◦Kernreaktor als eine luftunabhängige Energiequelle ◦Erster Prototyp eines U-Boot mit Reaktors 1950 ◦erstes atombetriebenen U-Boot „Nautilus“ 1955 ◦„Nautilus“ fuhr 1958 unter der ganzen arktischen Eiskappe durch und erreichte unter dem Eis den Nordpol ◦„Triton“ fuhr 1960 mit zwei Reaktoren rund um die Erde ohne aufzutauchen ◦Atombetriebene U-Boote werden heute noch eingesetzt o Eisbrecher ◦„Lenin“ als erster Eisbrecher mit Atomantrieb ◦Russland verfügt über insgesamt 8 nukleargetriebene Eisbrecher o Handelsschiffe ◦„NS Savannah“ (heute: stillgelegt) ◦„Otto Hahn“ (heute: umgebaut für Dieselbetrieb) „Nautilus“
Vorteile von Atomkraft
Nachteile bei Atomkraft o Gefährliche Strahlenbelastung o Die bei der Kernspaltung verwendeten Stoffe bleiben sehr lange radioaktiv ◦Halbwertszeit, ist die Zeitspanne, nach der eine mit der Zeit abnehmende Größe die Hälfte des anfänglichen Werts erreicht hat o Die Endlagerstätten müssen viele Kriterien erfüllen o Komplexe Abschirmung erfoderlich o Bei der Explosion eines Atomkraftwerkes entsteht ein unvorstellbar hoher Schaden Plutonium238Pu87,74 Jahre Plutonium239Pu Jahre Uran238U4,47 Mrd. Jahre Uran235U704 Mio. Jahre Radioaktiver StoffChemische FormelHalbwertszeit Cobalt60Co5,3 Jahre
Quellen o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o