Was haltet ihr von Atomkraftwerken?

mayday schrieb:Halbwertszeit 24'000 Jahre, aber PU-239 kann auch ein Neutron einfangen und wird

zu PU-240. Und durch weiteren Neutroneneinfang in unseren Reaktoren zu PU-241 und PU-242.

mayday schrieb:Halbwertszeit 24'000 Jahre, aber PU-239 kann auch ein Neutron einfangen und wird u.a. zu PU-234

@mayday
Wie soll das gehen?

PU-239 zerfällt durch α-Strahlung zu U-235 was dann durch eine weitere α-Strahlung zu Thorium 231 zerfällt.
http://www.periodictable.com/Isotopes/094.239/index.full.dm.html

PU-240 zerfällt durch α-Strahlung zu U-236 was dann durch eine weitere α-Strahlung zu Thorium 232 zerfällt.
http://www.periodictable.com/Isotopes/094.240/index.full.dm.html

PU-234 entsteht zB durch β-Strahlung aus 234-Americium,
http://www.periodictable.com/Isotopes/095.234/index.full.dm.html

oder durch α-Strahlung aus 238-Curium.
http://www.periodictable.com/Isotopes/096.238/index.full.dm.html

Hat hier einer Atomphysik studiert und kann das soweit bestätigen?

bit schrieb:kann das soweit bestätigen?

Was willst du da bestätigt haben? Du hast doch alles von periodictable.com. Das wird schon stimmen. Die haben ihre Daten von Wolfram Research. Die haben eine sehr interessante und geniale Such- oder besser Antwortmaschine gecoded und dafür vermutlich nur korrekte Quellen verwendet.

@bit
Ne das ist nur eine Dampfmaschine. Ich meine eher sowas wie eine hochempfindliche Photovoltaikzelle an mehrere betalights legen und fertig.

FreakySmiley schrieb:Ne das ist nur eine Dampfmaschine.

@FreakySmiley
So ein Quatsch, schau dir doch mal das Video an.
Im Aggregat wir mit dem Schwungrad Dampfdruck erzeugt der dann im Reaktor in Strom umgewandelt wird. Der Atommüll landet in der roten Auffangschale und kann im Klo relativ gefahrlos endgelagert werden. Laut Schild erzeugt das MiniAKW 250 Watt, die man dann mit dem Kabel in die Steckdose einspeisen kann. :D

ATOMKRAFTWERK R 200 von WILESCO ca 1957

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Ps: Ein großes AKW ist auch nur eine Dampfmaschine.

Hallo @bit , hallo @alle !

Und die Anschlußleitung, die man öfter mal in dem Filmchen sieht, dient nicht der Stromversorgung für den Kessel, sondern für ein externes Gerät, welches man zufälligerweise nicht gezeigt bekommt ? :D :D :D

Gruß, Gildonus

bit schrieb:PU-234 entsteht zB durch β-Strahlung aus 234-Americium

Ja geht nicht direkt. Americium kann auch entstehen wenn Plutonium mit Neutronen bombardierst.

The element americium (atomic number 95) was discovered in 1945 during the Manhattan Project in USA. The first sample of americium was produced by bombarding plutonium with neutrons in a nuclear reactor at the University of Chicagoa.

Allerdings geht das wohl nicht so wie ich dachte mit PU-239 d.h. ich weiss es nicht genau..mit PU-241 zumindest sollts klappen.

10-14% is the plutonium-241 isotope, which has a half-life of only 14 years, decaying to Am-241 through emission of beta particles. Hence old civil plutonium has significant amounts of it. Am-241 has a half-life of 432 years, emitting alpha particles and gamma radiation to become neptunium-237.

Also wie vernichten wir Plutonium bzw. transmutieren das möglichst efizient/gefahrlos? Das nähme mich wunder, da muss es doch Möglichkeiten geben?^^

@Gildonus
Willst du mir jetzt erklären das AKW verbraucht 250 Watt um ein Schwungrad anzutreiben?
Das schaffe ich aber locker mit einem Elektromotor der nur 5 Watt braucht.
Na ja, AKW hatten ja noch nie einen hohen Wirkungsgrad und bis jetzt dachte ich immer ein AKW erzeugt Strom, aber man lernt ja nie aus...

Nur zur Info, das AKW mal von unten. Rechts ist das Schwungrad, unten der Kühlturm und das Kabel ist am Reaktor angeschloßen.
https://lh3.googleusercontent.com/h6ITPKjEdNDd4fMIqYvtuxbFYhY8Gj-e1D6r5fmqMVk=w3600-h2025-rw-no

@mayday
Über wie viel Americium reden wir den?

Heutzutage wird jedoch Americium als Nebenprodukt in Kernkraftwerken erbrütet; das Americiumisotop 241Am entsteht als Zerfallsprodukt (u. a. in abgebrannten Brennstäben) aus dem Plutoniumisotop 241Pu. Eine Tonne abgebrannten Kernbrennstoffs enthält durchschnittlich etwa 100 g verschiedener Americiumisotope.
Wikipedia: Americium#Vorkommen

Die geringe Menge Am hängt damit zusammen, das es einige Zeit braucht bis aus U238 durch mehrfachen Neutroneneinfang PU241 wird, das dann mit einer Halbwertzeit von 14 Jahren zu Am241 zerfällt.

In Tschernobyl war der mittlerer Abbrand nach 715 Betriebstagen bei ca. 10,3 MWd/kg. Und es sind folgende Transurane dabei erbrütet worden:



Am241 hat mit 432 Jahren zwar eine recht überschaubare Halbwertzeit, aber daraus wird Neptunium237 mit einer HWZ von 2.145.500 Jahren. :(

mayday schrieb:Also wie vernichten wir Plutonium bzw. transmutieren das möglichst efizient/gefahrlos? Das nähme mich wunder, da muss es doch Möglichkeiten geben?^^

Hm, wir beschießen das Plutonium so lange bis daraus PU242 wird. Lagen das über 3.742.000 Jahre (10 Halbwertzeiten) ein und erhalten dann 99,9% Natururan.
http://www.periodictable.com/Isotopes/094.242/index.full.dm.html

@bit

bit schrieb:Über wie viel Americium reden wir den?

ich habe keine Ahnung, das war nur so ein Gedanke. Americium kann sicherlich ebenfalls weiter gespalten werden. Manche Kerne fangen gerne schnelle Neutronen ein, andere langsame. Optimale Bedingungen dafür lassen sich schaffen, durch Beschuss von Alphateilchen auch Kerne spalten, ohne hunderte oder tausende Jahre "auf Decay zu warten."

Ich bin kein Experte. Kernphysiker müssten das sicherlich wissen was machbar wäre. Offenbar scheint es zu gehen, zumindest wenn es nach den DFR-Leuten geht, die schreiben u.a.
Spoiler

Er frisst alles
Feste Brennstoffe wie Brennstäbe bei heutigen wassermoderierten Reaktoren gibt es beim DFR nicht mehr. Es zirkuliert eine Flüssigkeit, die abwechselnd durch den Reaktorkern und durch eine interne Aufarbeitungsanlage läuft. Nur im Reaktorkern ist diese so dicht gepackt, dass eine kontinuierliche Spaltrate aufrecht erhalten wird - der Reaktor wird kritisch.

Diese Flüssigkeit muss natürlich spaltbare Stoffe wie Uran oder Plutonium (allgemein Aktiniden) beinhalten. Auch Thorium als Brutmaterial ist geeignet, wenn auch nicht so gut wie Uran, aber besser als bei allen anderen Thorium-Reaktoren. Die Aufarbeitung vereinfacht sich erheblich durch die Verwendung von Salzen, denn hier können bewährte Verfahren wie fraktionierte Destillation oder Elektroraffination verwendet werden. Aus der Küche kennt jeder Natriumchlorid, das Kochsalz. Bei 800 °C wird es zu einer zähen Flüssigkeit, bei 1000 °C verhält es sich fast wie Wasser, und bei 1500 °C verdampft es. Beim Flüssigsalzreaktor haben wir es dann mit Plutoniumchlorid, Uranchlorid und ähnlichem zu tun, die Siedetemperaturen betragen hier knapp 1700 °C.

Auch mit Fluor lassen sich Salze bilden, also z.B. Uranfluorid. Bereits in den 1960er Jahren gab es ein Reaktorexperiment, das Molten-Salt Reactor Experiment MSRE, mit Fluor-Salzen, bei dem eine interne Aufarbeitung des Brennstoffs nach dem Destillationsverfahren erprobt wurde und welches nach einigen Jahren erfolgreich abgeschlossen wurde. Der Grund, Fluorsalze zu verwenden, bestand in der stärkeren Abbremsung (Moderation) der Neutronen, was beim MSRE erwünscht war - es handelte sich um einen sogenannten thermischen Reaktor. Der DFR ist hingegen ein Schnellspaltreaktor, eine Moderation ist hier also unerwünscht. Chlor-Salze haben außerdem niedrigere Siedepunkte, was die Destillation vereinfacht, und sind im allgemeinen weniger korrosiv, greifen also die Strukturmaterialien nicht so stark an. Natürliches Chlor besteht zu 75% aus dem Isotop Cl-35, der Rest ist Cl-37. Cl-35 würde sehr viele Neutronen einfangen und somit den effektiven Betrieb des Reaktors stören, im DFR wird daher reines Cl-37 (Anteil 99%) zur Salzbildung verwendet. Die Anreicherungsmethoden waren damals noch nicht so effektiv, was einen weiteren Grund für die Verwendung von Fluorsalzen und damit der Bevorzugung eines thermischen Flüssigsalzreaktors war.

Im Kern eines Reaktors, der ca. 1,5 Gigawatt Elektrizität produzieren kann, befinden sich 6 bis 8 Kubikmeter eines homogenen Gemischs aus Aktinid-Salzen in tausenden parallelen Röhren, etwa nochmal soviel im Umlauf oder in Lagertanks. Sie laufen mit bis zu 1 m/s von unten durch den Kern und dann in die interne Aufarbeitungsanlage, die "Pyrochemical Processing Unit" PPU. Ein typisches Gemisch besteht aus ca. 15% bis 20% Plutoniumsalzen, der Rest ist im wesentlichen Uransalz. Im Reaktorkern wird ein winziger Bruchteil der Aktiniden gespalten und dabei die Nutzwärme freigesetzt. Die dabei erzeugten Spaltprodukte können in der PPU abgetrennt und durch „frische” Aktinide ersetzt werden. Auf diese Weise kann ständig eine konstante optimale Mischung aufrecht erhalten werden.

Zur FPU steht dann folgendes

Wie beim Schnapsbrennen - die PPU
Hauptaufgabe der technischen Chemie in der Industrie ist die Trennung von Stoffen. Die Verfahren sind praktisch ausgereift und werden in großem Maßstab eingesetzt. Jedes dieser Verfahren ist in Prinzip dafür geeignet, auch radioaktive Stoffe zu trennen, Radioaktivität ist eine untergeordnete Problematik, so das jedes dieser Verfahren auch eingesetzt werden kann.

Die Radioaktivität wirkt auf zweierlei Weise, indem sie komplexe chemische Verbindungen aufspalten kann und indem sie hohe Wärmeleistungen erzeugen kann. Dies erhöht die Komplexizität und die Kosten heute im Einsatz befindlicher Aufarbeitungsanlagen, die ursprünglich nur zum Ziel der militärischen Plutoniumproduktion entwickelt wurden, wo die Kosten von untergeordneter Bedeutung waren. Aufgrund der Wärmeproduktion und Aufspaltung von Chemikalien durch Radioaktivität bietet es sich an, physikalisch-chemische Trennverfahren zu verwenden und so die Wärmeproduktion der Spaltprodukte gleich mitzunutzen.

Ein solches Verfahren ist für das Brennstoffsalz die fraktionierte Destillation/Rektifikation, welches keine Hilfschemikalien benötigt. Dies kann man sich vorstellen wie eine Ölraffinerie: Auf der einen Seite fließt das Rohöl hinein, auf der anderen der Destillationskolonne fließen die aufgetrennten Bestandteile heraus. Oder eben wie eine Schnapsbrennerei: Maische rein, Ethanol raus. Für den Brennstoff des DFR genügt eine nur auf Salze spezialisierte und daher weniger komplexe Kompaktanlage, denn eine vorherige Reformierung wie bei Rohöl ist nicht erforderlich. Dies ist die pyrochemische Prozesseinheit, oder „Pyrochemical Processing Unit” PPU. Eine vergleichbare Anlage wurde bereits für die Fluorsalze des Molten-Salt Reactor Experiment MSRE am Oak Ridge National Laboratory in den 1960er Jahren verwendet.

Hallo @mayday , hallo @alle !

mayday schrieb:Also wie vernichten wir Plutonium bzw. transmutieren das möglichst efizient/gefahrlos? Das nähme mich wunder, da muss es doch Möglichkeiten geben?^^

Wie wäre es, wenn man Plutonium als gewöhnlichen Brennstoff in einem gewöhnlichen AKW verwendet ?


Gruß, Gildonus

Gildonus schrieb:Wie wäre es, wenn man Plutonium als gewöhnlichen Brennstoff in einem gewöhnlichen AKW verwendet ?

@Gildonus
Wie wäre es, wenn du dich mal etwas darüber informierst über was wir hier diskutieren?

Plutonium entsteht in unseren AKW zwangsläufig und wird dort auch seit Anbeginn des Atomzeitalters gespalten. Neuerdings wird auch das recycelte Plutonium aus abgerüsteten Atombomben in MOX-Brennelement benutzt.
Wikipedia: MOX-Brennelement#Deutschland

What? 94,48% im abgebrannten Element?! Werden die nicht recycled?

Hallo @bit , hallo @alle !


Danke, das du dich um meinen Informationsstand sorgst.

Letztlich entstehen im Brennelement weniger gut spaltbare Stoffe, als verbraucht werden. Das konnte auch die Brütertechnologie nicht ändern. Ob das "neue Brennelemt" 96,7 % nicht spaltbares U238 enthält, oder einen geringen Teil an ebenfalls nicht spaltbaren Transurane, sollte egal sein. Eine Kernspaltung läuft mit Pu 239 so gut, wie mit U 235. Letztlich bräuchte man nur, um bei deinem Beispiel zu bleiben, die 3,35 % Spaltprodukte durch "frisches" Material zu erstzen.


Gruß, Gildonus

Und was haltet ihr von der entsorgung des Radioaktiven Mülls?

Wenn es in der Steinzeit schon AKW s gegeben hätte? Müssten wir heute noch den Müll entsorgen.
Atomkraft ist das dümmste was der Mensch je gemacht hat.
Schande!!!

eDiEnRe77 schrieb:Müssten wir heute noch den Müll entsorgen.

Wenn man denn die Hieroglyphen, die beschreiben, wo er liegt, noch lesen kann!

hallo @alle !

Wenn die Neandertaler ihren fiktiven Atommüll gut entsorgt hätten, dann würde ihn keiner jemals finden !

Gruß, Gildonus

@Gildonus
Vielleicht haben sie ihn ja in die fünf Naturreaktoren in Oslo geworfen. Wer weiß. :D

FreakySmiley schrieb am 11.12.2015:What? 94,48% im abgebrannten Element?! Werden die nicht recycled?

hat mich auch überrascht aber dem ist so, wie @bit verlinkt hat. Alles sehr ineffizient. Das U-238 kann dann abgetrennt werden durch Zentrifugen..und nun wird es heikel wegen Waffenfähigem Material-Herstellung...wie im Iran.

Es geht aber ohne Abtrennung und weiter "verrbennen" und da sind wir wieder bei den neuen Konzepten

New reprocessing technologies are being developed to be deployed in conjunction with fast neutron reactors which will burn all long-lived actinides, including all uranium and plutonium, without separating them from one another.

http://www.world-nuclear.org/info/nuclear-fuel-cycle/fuel-recycling/processing-of-used-nuclear-fuel (Archiv-Version vom 22.12.2015)
Der DFR soll ein solcher "fast neutron reactor" sein.

@mayday
Hm. Alle langlebigen Actinide? Erscheint mir nicht viel power zu haben. Les mir den Rest morgen durch.

FreakySmiley schrieb:Vielleicht haben sie ihn ja in die fünf Naturreaktoren in Oslo geworfen. Wer weiß. :D

@FreakySmiley
Meines Wissens nach gibt es in Norwegen und ganz Europa keinen einzigen Naturreaktor.

Bisher wurden nur 15 Naturreaktoren in Oklo/Gabun gefunden.
Wikipedia: Naturreaktor Oklo