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Perspektiven der Kernkraft

402 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Energie, Atom, Kernkraft ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Perspektiven der Kernkraft

29.10.2021 um 09:09
Zitat von FichtenmopedFichtenmoped schrieb:Durch die Neutronenaktivierung kann zum Beispiel aus Ag108 -> Ag109 werden, was selbst radioaktiv ist und mit einer Halbwertszeit von 2,37 Minuten zu Cd108 zerfällt.
Das Spiel kann man auch mit anderen Elementen machen
Das ist das Prinzip der transmutation.

Nur hast du kaum natürliche Neutronen Quellen im Müll, die für eine Aktivierung reichen.


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29.10.2021 um 10:35
Zitat von MarfrankMarfrank schrieb:Warum soll man nicht wissen, wie sich die Strahlung in 50 - 100 Jahren verhält? Man kennt doch die Halbwertszeiten, Zerfallsarten und Energien der beteiligten radioaktiven Stoffe!
Quantenmechanische Prozesse sind grundsätzlich statistischer Natur. Das was du beschreibst, sind nur jene Prozesse, welche auch mit hoher Wahrscheinlichkeit so ablaufen, und die sind auch grob vorhersehbar. Das ist auch das, was man in den meisten Lehrbüchern darüber liest.

In der Realität sind kernphysikalische Prozesse aber sehr viel komplexer, da läuft eben auch alles andere ab, was nicht mit so einer hohen Wahrscheinlichkeiten gesegnet wurde. Die initiierenden Neutronen sind eben nicht alle mit der gleichen Energie unterwegs, und sie lösen auch nicht immer die gleichen Reaktionen aus.

In einem Kernbrennstab entstehen alle möglichen Nuklide (derzeit kennen wir ca. 3.300), welche mehr oder weniger lang existieren und dann ihrerseits auf unterschiedliche Weise wieder in neue Tochternuklide zerfallen usw. usw. ...

Das ist ein ziemlich chaotischer Prozess und ganz sicher nicht bis ins letzte Detail vorhersehbar. Ich denke, das wollte uatu uns damit sagen.

Ich kann da nur wärmstens die Resonator-Podcast-Folge "Tschernobyl" empfehlen, da wird auch mal auf Aspekte jenseits des Mainstreams eingegangen:

https://resonator-podcast.de/tag/tschernobyl/


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29.10.2021 um 11:30
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:In einem Kernbrennstab entstehen alle möglichen Nuklide (derzeit kennen wir ca. 3.300), welche mehr oder weniger lang existieren und dann ihrerseits auf unterschiedliche Weise wieder in neue Tochternuklide zerfallen usw. usw. ...
Ach alle möglichen? Denke ich nicht.

Kurzum wir wissen doch schon woraus unser Atommüll besteht... Und die Quantenmechanik müssen wir auch nicht dafür bemühen das plötzlich alles ganz anders wäre.

Aber was wissen schon die Physiker dieser Welt.

Also aus einem brennstab.. Welche Isotope entstehen denn da? Alle 33000 bekannten Isotope?


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Perspektiven der Kernkraft

29.10.2021 um 11:39
Zitat von FedaykinFedaykin schrieb:Ach alle möglichen? Denke ich nicht.
"Alle möglichen" bedeutet umgangssprachlich nicht wirklich "alle möglichen", sondern nur, dass es nicht fest bestimmt ist, und damit nicht genau vorhersehbar ist. Man sagt ja auch beim Arzt umgangssprachlich, dass man alle möglichen Beschwerden hat, was nicht heißt, dass man tatsächlich "alle" hat.

Willst du wirklich auf dieser Basis diskutieren? Okay, das kann ich auch:

Es sind nicht 33000, sondern nur 3300, und es sind auch nicht alles Isotope (von denen gibt es nur ca. 240), sondern Nuklide.


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Perspektiven der Kernkraft

29.10.2021 um 11:42
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:estimmt ist, und damit nicht genau vorhersehbar ist. Man sagt ja auch beim Arzt umgangssprachlich, dass man alle möglichen Beschwerden hat, was nicht heißt, dass man tatsächlich "alle
Nur zu 99 % vorhersagbar welche zerfallsketten auftreten.
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:Es sind nicht 33000, sondern nur 3300, und es sind auch nicht alles Isotope (von denen gibt es nur ca. 240), sondern Nuklide.
Schon besser

Hatte ich ne Null zuviel


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Perspektiven der Kernkraft

29.10.2021 um 17:21
Bei der Kernspaltung von schweren Atomen (Uran, Plutonium, usw.) entstehen grundsätzlich neutronenreiche Isotope. Diese sind meist instabil und zerfallen unter Emission eines Elektrons, was man als Betastrahlung bezeichnet.
Daneben werden manche Isotope schwerer Elemente, wie Uran 238, aber manchmal auch als Kernbrennstoff dienende Isotope wie Uran 235, nicht gespalten, sondern fangen Neutonen ein. Diese Kerne zerfallen dann häufig unter Emission von Betastrahlung in Atome höherer Ordnungszahl.
Die entstehenden Aktiniden, wie Plutonium 239 zerfallen dann unter Emission von Alphastrahlung (Heliumkernen), in seltenen Fällen auch durch Spontanspaltung, wobei diese bei manchen sehr schweren Aktiniden, wie Californium 252, die dominierende Zerfallsart sein kann.
Spontanspalter können durch die emittierten Neutronen durchaus andere Kerne radioaktiv machen. Auch Gemische von Beryllium mit Alphastrahlern emittieren Neutronen und können andere Atome radioaktiv machen.

Im Übrigen empfehle ich allen mal das Studium einer sogenannten Nuklidkarte (kennt jamand eine, die man downloaden kann?)


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Perspektiven der Kernkraft

29.10.2021 um 22:09
Hallo @Marfrank , hallo @alle !
Zitat von MarfrankMarfrank schrieb:Im Übrigen empfehle ich allen mal das Studium einer sogenannten Nuklidkarte (kennt jamand eine, die man downloaden kann?)
Ich empfehle normalerweise Wikipedia.
Meintest du so etwas ?

Wikipedia: Nuklidkarte

Nützlich wäre auch ein Isotopenverzeichnis.

Wikipedia: Liste der Isotope/bis Ordnungszahl 10


Gruß, Gildonus


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Perspektiven der Kernkraft

30.10.2021 um 00:28
Ja, so eine meine ich.


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Perspektiven der Kernkraft

30.10.2021 um 13:17
Zitat von MarfrankMarfrank schrieb:Ja, so eine meine ich.
Der Punkt ist aber nicht das die allgemeine Aktivität im Durchschnitt nachgelassen hat, sondern das du nicht weißt wo sich evtl. Hotspots gehalten haben. Du kannst nicht sagen Pauschal nach 100 - 200 Jahren ist alles gut weil im Durchschnitt dies so sein müsste, daher bleibt dir nichts anderes übrig als die tausende Tonnen Bauschutt weiterhin freizumessen. Zumal nach 100 Jahren durch Regenwasser und andere Umwelteinflüsse sich das auch geändert hat. Wenn du aber weißt was sich wo alles in den Atomkraftwerken befindet, dann kannst du gleich hinfahren und denen beim Rückbau helfen, denn dann kann man sich das aktuelle freimessen sparen und du zeigst einfach mit dem Finger hin...


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Perspektiven der Kernkraft

30.10.2021 um 14:26
Hallo @taren , hallo @alle !
Zitat von tarentaren schrieb:Du kannst nicht sagen Pauschal nach 100 - 200 Jahren ist alles gut weil im Durchschnitt dies so sein müsste,
Im Endergebnis kannst du genau das !
Ich weiss nicht, was du jetzt mit "Hotspots" meinst, die sich gehalten haben könnten, aber wenn du den Bauschutt gleichmäßig "umrührst", hättest du keine Hotspots mehr, sondern eine gleichmäßige Verteilung, also den Durchschnitt.


Gruß, Gildonus


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30.10.2021 um 16:14
Zitat von GildonusGildonus schrieb:Im Endergebnis kannst du genau das !
Ich weiss nicht, was du jetzt mit "Hotspots" meinst, die sich gehalten haben könnten, aber wenn du den Bauschutt gleichmäßig "umrührst", hättest du keine Hotspots mehr, sondern eine gleichmäßige Verteilung, also den Durchschnitt.
Ich glaub dein Vorschlag ist deutlich komplizierter als die aktuelle Vorgehensweise der Freimessung. Nichts anderes wird wohl zum Teil bei der Dekontamination gemacht.


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30.10.2021 um 22:52
Zitat von FichtenmopedFichtenmoped schrieb:Außerdem ging es @uatu nicht um diese Zerfallsreihe, sondern um die Neutronenaktivierung. Das ist wirklich kein Hexenwerk - aber dafür ziemlich ekelig.
Ja ich kenn das mit Nickel

58 Ni (Stabil) Aber durch Neutronenaktivierung kann es zu 59 Ni --> 59 Co (Stabil)
Jetzt Könnte man ja wieder durch Neutronenaktivierung 59 Co (Stabil) --> 60 Co und das ist scheisse.

Aber wie Fedaykin sagt:
Zitat von FedaykinFedaykin schrieb:Nur hast du kaum natürliche Neutronen Quellen im Müll, die für eine Aktivierung reichen.
Jetzt mal sehr sehr tief in "was ist wenn Fass gegriffen" wenn "beryllium" mit ins spiel Kommt.
Denn beryllium ist ja neutronenreflektor dieser kann eine Neutronenaktivierung begünstigen.

OK Oder man baut einen Brüter / Zyklotron, Ach ja jede Radiologie hat einen (Zyklotron) für (Tracer).
Es gibt noch den "Radionuklidgenerator / Gallium-68-Generator"

Nuklid Halbwertszeit
11 C 20,3 Minuten
13 N 10,1 Minuten
15 O 2,03 Minuten
18 F 110 Minuten
68 Ga 68 Minuten
82 Rb 75 Sekunden
Quelle: Wikipedia: Positronen-Emissions-Tomographie#Radionuklide

@uatu
Gut ich hab das überlesen mein fehler.
Zu Neutronenaktivierung wenn man weiss was da war z.b. ( baumaterialien ) oder der Atommüll (zerfallsreihe)
Kann man auch sagen was raus kommt oder was bei einer "Neutronenaktivierung" passiert.

Man weiss wie eine Transmutation abläuft und man weiss auch zu was die Produkte der Transmutation zerfallen.
Das ist schon lange bekannt ~60er.
Nur hat man da die gefahren ( Strahlung ) verharmlost.

Ich sag nur "Pedoskop"
Wikipedia: Pedoskop


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Perspektiven der Kernkraft

31.10.2021 um 05:59
@O.G.:
Zitat von O.G.O.G. schrieb:Zu Neutronenaktivierung wenn man weiss was da war z.b. ( baumaterialien ) oder der Atommüll (zerfallsreihe)
Kann man auch sagen was raus kommt oder was bei einer "Neutronenaktivierung" passiert.
Nicht mit einer ausreichenden Sicherheit. Deshalb muss letztendlich immer gemessen werden. Für eine Berechnung sowohl der Zusammensetzung abgebrannter Brennelemente, als auch der Aktivierung des radioaktiven Inventars (Reaktordruckbehälter, biologischer Schild, etc.) muss insbesondere der Neutronenfluss an jedem einzelnen relevanten Punkt und zu jedem Zeitpunkt der Betriebsdauer (bei einem Brennelement nur die des Brennelements, beim radioaktiven Inventar die des Reaktors) berechnet werden, was extrem kompliziert ist.

Um den Neutronenfluss an einem bestimmten Punkt und zu einem bestimmten Zeitpunkt zu berechnen, müssen alle Neutronen, die von jedem einzelnen Punkt jedes einzelnen Brennstabs in die entsprechende Richtung abgestrahlt werden, und deren Modifikation durch auf der Verbindungslinie befindliche Materie (insbesondere den Moderator, aber auch Bauteile jeglicher Art) berücksichtigt werden.

Bei einem Brennelement kann anhand des ermittelten Neutronenflusses und des zu diesem Zeitpunkt in den Brennstäben vorhandenen Uran-235s (unter der Annahme, dass es um einen normalen Leichtwasserreaktor geht) die Zahl der zu erwartenden Spaltungen ermittelt werden. Für jede Uran-235-Spaltung gibt es Dutzende von verschiedenen Möglichkeiten, was sich in der Summe entsprechend einer Wahrscheinlichkeitsverteilung in Dutzenden von Spaltprodukten niederschlägt. Ausserdem müssen natürlich auch durch Neutroneneinfang ausgelöste Reaktionen sowohl bei den Spaltprodukten als auch dem Uran (was indirekt zur Bildung von Plutonium führt) berücksichtigt werden.

Anschliessend müssen die Zerfälle der zu diesem Zeitpunkt erzeugten Spaltprodukte und Neutroneneinfangprodukte verfolgt werden.

Die Aufsummierung all dieser Vorgänge über die Betriebsdauer des Brennelements erlaubt dann die Berechnung der Zusammensetzung des Brennelements nach Abbrand. Sofern alle Vorgänge und alle Veränderungen korrekt berücksichtigt wurden.

Bei dem radioaktiven Inventar kann anhand des ermittelten Neutronenflusses an dem jeweiligen Punkt über die Wirkungsquerschnitte der dort vorhandenen Isoptope (z.B. beim Reaktordruckbehälter die Bestandteile der Legierung) die Zahl der zu erwartenden Aktivierungen der einzelnen Isotope berechnet werden. Diese Berechnungen müssen über die gesamte Materialtiefe ausgeführt werden, bis zu den Punkten, an denen der Neutronenfluss vernachlässigbar geworden ist.

Anschliessend müssen die Zerfälle der zu diesem Zeitpunkt erzeugten Aktivierungsprodukte verfolgt werden.

Die Aufsummierung all dieser Vorgänge über die gesamte Betriebsdauer des Reaktors erlaubt dann die Berechnung der Aktivierung des radioaktiven Inventars bei Stilllegung. Sofern alle Vorgänge und alle Veränderungen korrekt berücksichtigt wurden.

Auf die Problematik der Aktivierung des Kühlmittels (und darin befindlicher sonstiger Substanzen, z.B. aufgrund von Abrieb und Korrosion) will ich an dieser Stelle gar nicht eingehen.

Ich weiss nicht, ob mir gelungen ist, die extreme Kompliziertheit dieser Berechnungen angemessen darzustellen. Man kann solche Berechnungen durchführen, aber die Zahl der möglichen Fehlerquellen ist so hoch, dass es völlig unverantwortlich wäre, das Ergebnis einer solchen Berechnung als Ersatz für eine Messung zu verwenden.


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Perspektiven der Kernkraft

31.10.2021 um 07:43
Zitat von uatuuatu schrieb:Ich weiss nicht, ob mir gelungen ist, die extreme Kompliziertheit dieser Berechnungen angemessen darzustellen.
Also mich hat es überzeugt, dass Messen wohl besser is 😁👍


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31.10.2021 um 14:53
Hallo @uatu , hallo @alle !


Es ging im Ursprung um ein stillgelegtes Kraftwerk, aus dem man hoffendlich die Brennelemente und Kühlflüßigkeiten entfernt hat.

Es sollte ausreichen in dem Kraftwerk einige Messpunkte ( wenn es Sinn macht auch einige hundert ) festzulegen und dann im Abstand von Jahren dort die Strahlung zu messen. Aus den Protokollen kann dan ein Fachmann hochrechnen wie lange es noch dauern sollte, bis die Anlage strahlenfrei ist und bedenkenlos abgerissen werden kann. Das ist alles kein Hexenwerk und wenn man zur Sicherheit noch ein oder zwei Jahre drauflegt, hat man auch Ungenauigkeiten egalisiert.


Gruß, Gildonus


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Perspektiven der Kernkraft

31.10.2021 um 21:10
@Gildonus:
Zitat von GildonusGildonus schrieb:... bis die Anlage strahlenfrei ist und bedenkenlos abgerissen werden kann.
Ich bezweifle, dass irgendein Kernkraftwerk bisher (ausser vielleicht unter totalitären Regimes) "bedenkenlos abgerissen" wurde, und ich bezweifle ebenso, dass das jemals geschehen wird. Zumindest in den hoch kontaminierten Bereichen kann man über absehbare Zeiträume nie sicherstellen, dass die Anlage wirklich strahlenfrei ist, weil es eine Reihe von Aktivierungsprodukten wie Nickel-63 (Halbwertszeit = ca. 100 Jahre) oder durch Haarrisse aus Brennelementen ausgetretene Spaltprodukte wie Cäsium-137 (Halbwertszeit = ca. 30 Jahre) gibt, deren Radioaktivität selbst über Jahrzehnte nur wenig abnimmt. Zumindest die Aufnahme über die Atmung, die die grösste Gefahr darstellt, muss also auch bei einem Abriss nach Jahrzehnten durch spezielle Schutzmassnahmen (u.a. Schutz vor Staubentwicklung) verhindert werden. Auch das häufig auftretende Aktivierungsprodukt Cobalt-60 hat eine Halbwertszeit von "immerhin" ca. 5 Jahren, d.h. es dauert ca. 50 Jahre, bis die Aktivität auf ca. ein Tausendstel (ein zuweilen verwendeter Richtwert, der ungefähr 10 Halbwertszeiten entspricht) abgeklungen ist.

Die umfangreichen Probleme, die der Reaktordruckbehälter der "Otto Hahn" (das weltweit dritte zivile Schiff, das mit einem Kernreaktor angetrieben wurde, mit diesem Antrieb in Betrieb von 1968-1979) über 35 Jahre nach der Stillegung des Reaktors noch verursacht, kann man hier nachlesen: https://www.hereon.de/imperia/md/content/hzg/presse/d/2016/abbau_rdbms_ns_otto_hahn.pdf.

Ich habe einen Bericht über die Stilllegung des Kernkraftwerks Mühleberg (KKM) in der Schweiz gefunden, in dem erläutert wird, warum man sich für einen direkten Rückbau und gegen einen sicheren Einschluss entschieden hat:
Technisch betrachtet sind für [den Betreiber] beide Stilllegungsvarianten denkbar. [Der Betreiber] hat sich aufgrund folgender Überlegungen für den direkten Rückbau des KKM entschieden:

  • Hohe Akzeptanz in der Gesellschaft durch rasche Beseitigung der Anlage
  • Nutzen des vorhandenen Know-hows, Verfügbarkeit von Eigenpersonal für Planung und Durchführung
  • Personalperspektiven durch kontinuierliche Beschäftigungsmöglichkeiten
  • Ausreichende Verfügbarkeit nuklearer Dienstleister
  • Solide Kalkulierbarkeit der Kosten durch zeitnahen Start des Rückbaus
  • Bevorzugte Variante auf Seiten der Behörden (ENSI-G17)

Bezüglich des Strahlenschutzes hat der sichere Einschluss aus heutiger Sicht an Bedeutung verloren. Die Fortschritte bei Dekontaminationstechniken und beim (fernbedienten) Rückbau von Einrichtungen führen dazu, dass der sichere Einschluss nur für eine Dauer > 50 Jahre Vorteile gegenüber dem direkten Rückbau bietet.

(Stillegung KKM Hauptbericht (pdf))
Die deutschen Behörden stehen bisher zwar den beiden Varianten, soweit mir bekannt ist, neutral gegenüber (sofern keine speziellen Umstände vorliegen), aber ich könnte mir vorstellen, dass man zukünftig auch hier den direkten Rückbau favorisieren wird. Ein stillgelegtes Kernkraftwerk, das jahrzehntelang "rumsteht", stellt immer ein Sicherheitsrisko für die Bevölkerung, den Betreiber (der nach wie vor haftet) und letztendlich auch den Staat dar.

Allgemein glaube ich nicht, dass die Variante "Sicherer Einschluss" soviel Kosten einspart (wenn überhaupt), dass Kernkraft dadurch -- bei einer realistischen Kostenbetrachtung -- rentabel wird.


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20.01.2022 um 14:54
Wie sinnvoll wäre es eigentlich, nuklearbetriebene Luftkissenfahrzeuge für einen schnellen Seeverkehr zu entwickeln?


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20.01.2022 um 14:59
Zitat von MarfrankMarfrank schrieb:Wie sinnvoll wäre es eigentlich, nuklearbetriebene Luftkissenfahrzeuge für einen schnellen Seeverkehr zu entwickeln?
Die wären so sinnvoll wie die Versuche die damals mit herkömmlichen Schiffen kläglich gescheitert sind. Man findet keine Versicherung für die Dinger und praktisch kein Hafen der Welt würde die reinlassen.


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20.01.2022 um 15:16
Zitat von FatBaronFatBaron schrieb:Man findet keine Versicherung für die Dinger und praktisch kein Hafen der Welt würde die reinlassen.
Aus gutem Grund. Es gibt schon genug Zwischenfälle mit klassischen Schiffen. Ladungsbrand (bis hin zum Totalverlust), Kollisionen, Grundberührungen,…
https://www.youtube.com/watch?v=rlqCo5X0DnQ (Video: 砰!星籍貨櫃船撞台中港碼頭 遭管制出港調查 @newsebc)

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Zusätzlich benötigen Atomreaktoren auf Schiffen entsprechend qualifiziertes Personal, was teuer ist.
Und da wird die Ersparnis durch den Treibstoff (U235 wächst auch nicht auf Bäumen!) mehr als aufgefressen. Selbst bei Kriegsschiffen, wo Geld keine Rolle spielt, ist der Atomantrieb auf Flugzeugträger und U-Boote zurück gedrängt worden. Die Kirows sind ein Sonderfall, aber da kommt nix mehr nach.


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20.01.2022 um 15:20
Das Debakel mit der Otto Hahn ist bekannt?
https://de.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahn_(Schiff)


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