Natürliche Kernreaktore in Oklo/Gabun (Westküste/Afrika)

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1 Natürliche Kernreaktore in Oklo/Gabun (Westküste/Afrika)
Seit 1,8 Milliarden Jahre lagert hier strahlender Müll entstanden in den von der Natur in Betrieb gesetzte ca. 6 Reaktoren in Tonhöhlen. Verbrauch: Tonnen 235U in einer Million Jahren. Phänomen von französischen Wissenschaftlern entdeckt Veröffentlicht 1976 in „Scientific American“ später in Lehrbücher der Anorganischen Chemie. Die FAZ titelte : „Naturreaktor – Pulsierender Betrieb in den Uranminen von Oklo“.

2 und korrosionsbeständig bei großen Neutronenflüssen.
Kernkraftwerke (KKW) in Deutschland Leichtwasserreaktoren Druckwasserreaktor (DWR) Siedewasserreaktor (SWR) Moderator und Kühlmittel Wasser Kernbrennstoff 1) UO2 (3% 235U) Füllrohre Zirkon2), d=1cm (innen) Länge ,83m ,17m Brennelement, Bremsstäbe BE x 240 BS = BS; BE x 60 BS = BS Steuerstäbe aus Cadmium B-, Li- Salze aus Borcarbid Kühlwasser: Eingang °C/ 160 bar °C/ 70 bar Ausgang °C/ 160 bar3) °C/ 70 bar Kühlkreislauf Wirkungsgrad % % Leistungsdichte MW/ m MW/ m3 Gesamtleistung MW MW Volumen des Kerns m m3 1) UO2 hat einen geringern Ausdehnungskoeffizienten als Uran und ist nur kubisch konfiguriert. 2) Zr besitzt einen kleinen Absorptionsquerschnitt für Neutronen, ist thermisch stabil und korrosionsbeständig bei großen Neutronenflüssen. 3) 2. Kreislauf entspricht dem des SWR. Sdp. des Wassers: ca. 620 K bei 160 bar.

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4 INES-Bewertungskala der IAEA
Radiologische Auswirkungen: a. außerhalb - b. innerhalb der Anlage c. Beeinträchtigung der Sicherheitsvorkehrungen 7 Katastrophaler Unfall 6 Schwerer Unfall 5 Ernster Unfall 4 Unfall 3 Ernster Störfall 2 Störfall 1Störung 0 Ereignis ohne bzw. geringer sicherheitstechnischer Bedeutung

5 Grundlaststrom 2005: Braunkohle 45,9 %, 6,7% Wasser,
Stromerzeugungskosten im Strommix 2008: 5,61 (+0,08) Ct/kWh; 639,1 (+2,6) TWh Grundlaststrom 2005: Braunkohle 45,9 %, 6,7% Wasser, 47,4 % Kernenergie 3 (+0,3) % 0,6 (+0.1) % 0,0 % 6,3 (+0.1) % 23,5 (-1,0) % 13 (+1,3) % 23,3 (+1,2) % 20,1 (-2,7) %

6 Erzeugungskosten und Vergütungssätze
Kernenergie Kapitalkosten % ,1 Cent Betriebskosten % ,3 Cent Brennstoffkosten % ,6 Cent (inkl. Stilllegung) Erzeugungskosten und Vergütungssätze Natururan ,5 % Anreicherung ,5 % BE-Herstellung ,5 % Entsorgung ,5 % ~0,35 Cent/kWh 100 % ~3,5 Cent/kWh Endverbraucher EEG [2009] Deutschland 20 Cent / kWh Wind 7,95 / 12 Cent / kWh Frankreich 8 Cent / kWh Tag Wasser 12,67 Cent / kWh 5 Cent / kWh Nacht Sonne 42,48 Cent / kWh Biomasse 11,67 Cent /kWh

7 Kostenvergleich: Wind-, Solar-, Kohle- und Kernkraftanlagen
Leistung1) (MW) Verfügbarkeit (h/a) Stromerzeugung (kWh/a) Kosten (€) WKA2) ca ∙ ∙ SKA 3) ca ∙ ∙ KKW ,6∙ ∙ KK- EPR ,88∙ ca.5,0∙109 1) netto, 2) Alpha Ventus 12 WKA off shore., seit am Netz; Subvention 15 Cent / kWh; Stromkosten an Börse: 5 Cent/kWh, 3) Lieberose, Flächenbedarf 162 Hektar Verhältniss: Solar : Wind : Kohle : Kern Leistung = : : 26,7 : Stromerzeugung = : : 56,5 : 247, Baukosten = : 0,39 : : 7,9 Lebensdauer (Jahre) ? ?

8 Stromerzeugung (kWh/a) Kosten (€) Alpha Ventus 228∙106 250∙106
50xAl.Vent x228∙106 = 11,63∙ x250∙106 = 12,5∙109 KK- EPR ,88∙ ca.5,0∙109 Lebensdauer (Jahre) Alpha Ventus 20? KK-EPR

9 Uranverfügbarkeit: hängt vom Marktpreis ab, wie Erdöl und Erdgas
Uranvorräte und Uranbedarf Weltweit:  t/Jahr BRD: ca t/Jahr (Vergleich: Steinkohle 67 Mill. t/JaBraunkohle 56 Mill. t SKE /Jahr) Einsatz von 235Uran aus Atomwaffen (Abrüstung) 2003: ca t/Jahr  = 48 %     Uranverfügbarkeit: hängt vom Marktpreis ab, wie Erdöl und Erdgas Uranvorkommen und Abbaukosten Gestehungs- kosten US $/ kg Uran Uranvorräte  Weltweit       Verfügbarkeit 2005:               Bekannte Erzvorräte bis 80 4,6 Mill. t                67 Jahre Bekannte und vermutete Erzvorräte bis 130 11,3 Mill. t             166 Jahre Weitere Uranvoräte:  in Phosphaterzen 60 – 100 22 Mill. t                323 Jahre In Ozeanen ? 4,5 109 Tonnen

10 1 kg Uran liefert 350 000 kWh, kg Steinkohle nur 8 kW
1 kg Uran liefert kWh, kg Steinkohle nur 8 kW Ausstoß CO2 pro kWh:Steinkohle 335g, Braunkohle 407g, Erdgas 200g, Uran 0 g. Verbrauch Steinkohle zur Erzeugung von kWh: 43,75To CO2 Ausstoß: Steinkohle: m³, Braunkohle: m³, Erdgas: m³ ( plus Wasserdampf). Uran ca. 0 m³; Bei Berücksichtigung „grauer Energien“ (für Bau und Betrieb), schneiden KKW´s gegenüber Biomassekraftwerke besser ab.

11 Endlagergeologie 1.Tektonische Stabilität über große Zeiträume wegen der langen Halbwertszeiten des radioaktiven Abfalls. 2.Thermische Stabilität des Gesteins wegen der auftretenden Abwärme vom Zerfall des radioaktiven Abfalls. (Problem für ca. hundert Jahre nach der Aufbereitung, danach klingt die Anfangsaktivität um einen Faktor von ca ab). 3. Ausschluss von kontaminationsverteilende Wassereinbrüche in das Endlager (Radioaktivität könnte in menschliche Lebensräume gelangen).

12 Steinsalz verhält sich unter Druck plastisch
Steinsalz verhält sich unter Druck plastisch. Das Auftreten von Klüften und Spalten wird weitgehend verhindert und, falls Risse entstehen sollten, heilen sie schnell. Die gebirgsmechanischen Eigenschaften ermöglichen die Herstellung großer Hohlräume ohne einen speziellen Ausbau. 3. Im Gegensatz zu Granit und Ton weist Steinsalz eine hohe spezifische Wärme aus und eignet sich daher für Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle, da die Nachwärme gut abgeführt werden kann. Steinsalzlagerstätten sind trotz der Wasserlöslichkeit der Evaporitminerale über 240 Millionen Jahre beständig geblieben und haben tief greifende geologische Ereignisse wie Überflutung der Norddeutschen Tiefebene, den Aufstieg der Alpen und Eiszeiten schadlos überdauert. Das Innere hatte keinen Kontakt zu Wasser führenden Schichten. H. Bröskamp, K.-J. Brammer, H. Schlombs, atw 48 (2003) Seite ; Angaben 1. bis 4. im Gutachten der Bundesanstalt für Bodenforschung 1963

13 Auszüge aus dpa Interview mit Prof.Lüttig
ddp: warum wurde Gorleben an Ihrer Empfehlung vorbei benannt? Lüttig: Gorleben erschien uns als nur bedingt geeignet. Es wurde genannt, weil es ein relativ großer Salzstock ist. Und wir brauchten auf alle Fälle Raum, also einen Steinsalzkörper genügender Größe. ddp: Gorleben wurde dann bis zum Beginn des Moratoriums vor neun Jahren erkundet. Einige Wissenschaftler sagen, der Salzstock scheine geeignet. Andere haben Zweifel und verweisen auf ein nicht vollständig vorhandenes Deckgebirge. Was sagen Sie? Lüttig: Das Deckgebirge ist fraglich in Bezug auf seine geotechnischen Eigenschaften. Aber ich halte Gorleben, so wie es sich bislang darstellt, durchaus für geeignet, wenn man in dem Steinsalzblock drin bleibt. ddp: Die Endlagerung in Salz halten Sie grundsätzlich für eine gute Möglichkeit? Lüttig: Es ist für mich die beste Alternative. Ich war auch Berater der schwedischen Regierung und habe dort die Einlagerung in Granit geprüft und wurde auch bei Schacht Konrad wegen der Eignung von Ton gefragt. Salz erscheint mir als sicherer.

14 Ausschuss des Bundestages eingesetzt von SPD, Grüne und Linke soll klären
Warum wurden: Akte frisiert, Gutachten geschönt b. Bedenken von Wissenschaftlern ignoriert? c. Anfang der 1980er-Jahre Gorleben als Endlager für Reaktormüll ausgesucht? d. keine anderen möglichen Standorte überprüft?

15 Schwach radioaktiver Abfall: Wärme entwickelnde Abfälle
Anfall an radioaktiven Abfällen bis zum Jahr 2040 Bestand Prognose Prognose Prognose Prognose Summe Dez / / / /2040 Schwach radioaktiver Abfall: Wärme entwickelnde Abfälle ca

16 10. Zukunftsperspektive Fusionsreaktoren
Schematische Darstellung des Testreaktors ITER Transformatorspule: rosa; Blanket: grau; Plasmagefäß mit am Boden angebrachten Divertorplatten:grau; Magnete: gelb und Kryostat Geplante Fertigstellung: 2019

17 Tokamak-Schema Magnetfeldkäfig wird aus einander überlagernden toroidalen (rot) und poloidalen (blau) Magnetfeldern aufgebaut. Erstere durch ringförmige Toroidalfeldspulen, Letztere durch Plasmastrom, induziert durch Transformatorspulen im Zentrum des Plasmas. Überlagerung beider Felder führt zu gewünschten helikal verwundenen Magnetfeld. Plasma (gelb); Korrekturspulen (grün).

18 Stellarator - schematische Darstellung
Helikaes Magnetfeld des Plasmas wird durch komplex geformte äußere Magnetspulen erzeugt. Industrielle Herstellung der Hauptkomponenten abgeschlossen. Bestand: 70 supraleitende Magnetspulen, 20 Teile des Plasmagefäßes mit 200 Gefäßstutzen, 10 Teilstücke- je 14 Tonnen schwer- für Außengefäß. Durchmesser des ringförmigen Schlauches 16 Meter; Inbetriebnahme: 2014.