{"id":54131,"date":"2020-03-12T07:04:02","date_gmt":"2020-03-12T06:04:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-wasser-in-der-kerntechnik-definition\/"},"modified":"2020-03-12T07:04:02","modified_gmt":"2020-03-12T06:04:02","slug":"was-ist-wasser-in-der-kerntechnik-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-wasser-in-der-kerntechnik-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Wasser in der Kerntechnik – Definition"},"content":{"rendered":"
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Verwendung von Wasser in der Nukleartechnik.\u00a0In der Nukleartechnik hat Wasser verschiedene Verwendungen.\u00a0Wasser ist eine bemerkenswerte Substanz und hat viele bemerkenswerte physikalische Eigenschaften.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Verwendung von Wasser in der Nukleartechnik<\/h2>\n
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Wasser als Reaktork\u00fchlmittel<\/h2>\n


\nWasser<\/a>\u00a0und Dampf<\/strong>\u00a0sindim Prim\u00e4rkreislauf (von der Oberfl\u00e4che der Brennst\u00e4be zum K\u00fchlmittelstrom) und im Sekund\u00e4rkreislaufeine \u00fcbliche Fl\u00fcssigkeit, die zum\u00a0W\u00e4rmeaustausch<\/strong>\u00a0verwendet wird.\u00a0Es dient aufgrund seiner\u00a0Verf\u00fcgbarkeit<\/strong>\u00a0und\u00a0hohen W\u00e4rmekapazit\u00e4t<\/strong>\u00a0sowohl zum K\u00fchlen als auch zum Heizen.\u00a0Der W\u00e4rmetransport durch\u00a0Verdampfung<\/strong>\u00a0und\u00a0Kondensation<\/strong>\u00a0von Wasser ist aufgrund seiner\u00a0sehr gro\u00dfen latenten Verdampfungsw\u00e4rme<\/strong>\u00a0besonders effektiv.<\/p>\n

Ein Nachteil besteht darin, dass wassergesteuerte Reaktoren einen\u00a0Hochdruck-Prim\u00e4rkreislauf verwenden<\/strong>\u00a0m\u00fcssen, um das Wasser im\u00a0fl\u00fcssigen Zustand<\/strong>\u00a0zu halten\u00a0und einen ausreichenden thermodynamischen Wirkungsgrad zu erzielen.\u00a0Wasser und Dampf reagieren auch mit Metallen, die \u00fcblicherweise in Industrien wie Stahl und Kupfer vorkommen und durch unbehandeltes Wasser und Dampf schneller oxidiert werden.\u00a0In fast allen W\u00e4rmekraftwerken (Kohle, Gas, Kernkraft) wird Wasser als Arbeitsmedium (in einem geschlossenen Kreislauf zwischen Kessel, Dampfturbine und Kondensator) und das K\u00fchlmittel (zum Austausch der Abw\u00e4rme an einen Wasserk\u00f6rper) verwendet oder durch Verdampfung in einem K\u00fchlturm abtransportieren).<\/p>\n

\"Eigenschaften<\/a>
Dampftabellen – allgemeine Parameter in Energiesystemen<\/figcaption><\/figure>\n

Wasser und Dampf <\/strong>sind ein g\u00e4ngiges Medium, da ihre Eigenschaften sehr\u00a0bekannt sind.\u00a0<\/strong>Ihre Eigenschaften sind in sogenannten \u201e\u00a0Dampftabellen\u00a0\u201c <\/strong>aufgef\u00fchrt.\u00a0In diesen Tabellen sind die Grund- und Schl\u00fcsseleigenschaften wie Druck, Temperatur, Enthalpie, Dichte und spezifische W\u00e4rme entlang der Dampf-Fl\u00fcssigkeits-S\u00e4ttigungskurve als Funktion von Temperatur und Druck tabellarisch aufgef\u00fchrt.\u00a0Die Eigenschaften werden auch einphasige Zust\u00e4nde (tabellarisch f\u00fcr\u00a0Druckwasser<\/strong>oder\u00a0Hei\u00dfdampf <\/strong>bis 2000 erstreckt) auf einem Raster von Temperaturen und Dr\u00fccken \u00baC und 1000 MPa.<\/p>\n

Weitere umfassende ma\u00dfgebliche Daten finden Sie auf der\u00a0NIST-Webseite<\/a>\u00a0zu den thermophysikalischen Eigenschaften von Fl\u00fcssigkeiten.<\/p>\n

Siehe auch: Dampftabellen<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Wasser als Moderator<\/span><\/h2>\n

Der Neutronenmoderator<\/span><\/a>\u00a0, der in\u00a0<\/span>thermischen Reaktoren<\/span><\/strong>\u00a0von Bedeutung\u00a0ist, wird zum Moderieren verwendet, dh zum Verlangsamen der Neutronen von der\u00a0<\/span>Spaltung<\/span><\/a>\u00a0zu\u00a0<\/span>thermischen Energien<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Kerne mit\u00a0<\/span>geringen Massenzahlen<\/span><\/strong>\u00a0sind f\u00fcr diesen Zweck am effektivsten, daher ist der Moderator immer ein Material\u00a0mit\u00a0geringer Massenzahl<\/strong>\u00a0.\u00a0Zu den h\u00e4ufig verwendeten Moderatoren geh\u00f6ren normales\u00a0<\/span>(leichtes) Wasser<\/span><\/strong>\u00a0(ungef\u00e4hr 75% der Reaktoren der Welt), fester\u00a0<\/span>Graphit<\/span><\/strong>\u00a0(20% der Reaktoren) und\u00a0<\/span>schweres Wasser<\/span><\/strong>\u00a0(5% der Reaktoren).<\/span><\/p>\n

In den meisten Kernreaktoren<\/span><\/strong>\u00a0ist Wasser sowohl\u00a0<\/span>K\u00fchlmittel als auch Moderator<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Die Moderation tritt insbesondere bei Wasserstoffkernen auf.\u00a0Im Falle des\u00a0<\/span>Wasserstoffs<\/span><\/strong>\u00a0(A = 1) als Zielkern kann das einfallende Neutron vollst\u00e4ndig gestoppt werden – es weist die h\u00f6chste\u00a0<\/span>durchschnittliche logarithmische Energieverringerung<\/span><\/a>\u00a0aller Kerne auf.\u00a0Andererseits haben Wasserstoffkerne einen relativ h\u00f6heren\u00a0<\/span>Absorptionsquerschnitt<\/span><\/a>\u00a0, weshalb Wasser gem\u00e4\u00df\u00a0<\/span>dem Moderationsverh\u00e4ltnis<\/span><\/a>\u00a0nicht der beste Moderator\u00a0ist<\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Neutronenmoderatoren<\/a><\/p>\n

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Wasser als Neutronenabschirmung<\/span><\/h2>\n
\"Abschirmung<\/a>
Wasser als Neutronenschild<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Wasser ist aufgrund des hohen Wasserstoffgehalts und der Verf\u00fcgbarkeit\u00a0<\/span>eine wirksame<\/span><\/strong>\u00a0und \u00fcbliche\u00a0<\/span>Neutronenabschirmung<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Aufgrund der geringen Atomzahl von Wasserstoff und Sauerstoff ist Wasser jedoch kein akzeptabler Schutz gegen die Gammastrahlen.\u00a0Andererseits kann dieser Nachteil (geringe Dichte) in einigen F\u00e4llen durch eine hohe Dicke des Wasserschildes ausgeglichen werden.\u00a0Im Falle von Neutronen moderiert Wasser Neutronen perfekt, aber bei Absorption von Neutronen durch Wasserstoffkern entstehen sekund\u00e4re Gammastrahlen mit der hohen Energie.\u00a0Diese Gammastrahlen dringen stark in die Materie ein und k\u00f6nnen daher die Anforderungen an die Dicke des Wasserschildes erh\u00f6hen.\u00a0Zugabe einer\u00a0\u00a0<\/span>Bors\u00e4ure<\/span><\/a>\u00a0kann bei diesem Problem helfen (Neutronenabsorption an Borkernen ohne starke Gamma-Emission), f\u00fchrt jedoch zu weiteren Problemen bei der Korrosion von Baumaterialien.<\/span><\/p>\n

Siehe auch:\u00a0<\/span>Abschirmung von Neutronen<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Wasser als Gammastrahlenschutz<\/span><\/h2>\n

Kurz gesagt basiert eine wirksame Abschirmung der Gammastrahlung in den meisten F\u00e4llen auf der Verwendung von Materialien mit zwei folgenden Materialeigenschaften:<\/span><\/p>\n