Warum endet Kernspaltung nicht bei Regelstäben?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
ich war mal in einem Atomkraftwerk zur Führung, da wurde uns erzählt, dass wenn die Regelstäbe komplett ausgefahren sind, die Kernspaltung stoppt, weil dann mehr Neutronen eingefangen werden als frei werden, also eine negatives Wachstum, das heißt, die Kernspaltung müsste nach einiger Zeit aufhören.
Warum ist es aber in in Fukushima so, dass bei ausgefahrenen Regelstäben immer noch so viele Neutronen frei sind, dass sie eine Kernspaltung induzieren können?

Sicher Uran zerfällt auch spontan, aber das kann doch nicht die Ursache für eine Kernschmelze sein.
Ist da was mit den Regelstäben faul oder warum ist es sonst technisch nicht möglich, die Kernspaltung mit den Regelstäben aufzuhalten?

Vielen Dank
Tim

#2

Mit dem spontanen Zerfall hast du nicht unrecht, allerdings zerfällt kein
Uran, sondern Spaltprodukte mit kurzer Halbwertszeit.
Dies ist unter dem Begriff Nachzerfallswärme bei Wiki nachzulesen.

Gruss

#3

Hallo,

ich war mal in einem Atomkraftwerk zur Führung, da wurde uns
erzählt, dass wenn die Regelstäbe komplett ausgefahren sind,
die Kernspaltung stoppt, weil dann mehr Neutronen eingefangen
werden als frei werden, also eine negatives Wachstum, das
heißt, die Kernspaltung müsste nach einiger Zeit aufhören.
Warum ist es aber in in Fukushima so, dass bei ausgefahrenen
Regelstäben immer noch so viele Neutronen frei sind, dass sie
eine Kernspaltung induzieren können?

Vielleicht ist es ein anderer Reaktortyp?

Grüße,
Moritz

#4

Tag,

normalerweise ist nach einigen Minuten nach der Einfuhr der Regelstäbe die Kettenreaktion beendet.
Normalerweise!

Das Problem in Japan ist allerdings, dass dort der Reaktor ein Siedewasserreaktor ist, und dafür andere Regelstäbe eingesetzt werden müssen.
Desweiteren kommt es auf die Regelstäbe auf.
1986 in Tschernobyl waren diese Regelstäbe aus Graphit, die abgebrannt sind, als der Reaktor zu heiß wurde.
Wir in Deutschland haben meistens Bor als Neutralisator.
Aus welchem Material die Regelstäbe in Japan sind, kann ich nicht sagen.
Scheinbar ist (wie du sagtest) etwas mit den Regelstäben faul.
Rein theoretisch sind die Regelstäbe nicht einmal im Reaktor.
Dies wiederum ist damit zu erklären, dass die meisten AKW’s im Ausland Strom dafür benötigen.
In Japan gibt’s kein Strom mehr. also können die Regelstäbe nicht eingefahren werden, darum wollen die Japaner Dieselmotoren zum laufen bekommen, dass die Regelstäbe endlich in den Reaktor gefahren werden können, um die Kettenreaktion zu unterbinden.
(Was auch wieder gefährlich wird).
Dasselbe haben sie auch in Tschernobyl gemacht, und durch die Einführung des Graphits geriert der Reaktor erst vollkommen außer Kontrolle.
Aber hoffen wir mal, dass es in Japan nicht soweit ist.

Gruß
Orakel

#5

Hallo,
wie ich aus einem Bericht in BBC verstanden habe, das Problem liegt in den Regelstaeben. Sie sind ueberheizt und schmelzen langsam dahin, ein Prozess das nicht mehr kontrollierbar ist.

#6

Nachzerfallswärme, und was ist mit Wasser ablassen
Hallo,
also laut Wiki kann die Nachzerfallswärme bei Ausfall der Kühlsysteme doch beträchtlich sein.

Deshalb nützen dann auch die Regelstäbe nichts, weil für den Zerfall der Produkte keine Neutronen gebraucht werden.

Deshalb würde auch ein Ablassen des Wasser nichts nützen, um sozusagen den Moderator zu entfernen. Dadurch würden keine thermischen Neutronen mehr entstehen und sie könnten nicht mehr eingefangen werden, weil sie ja noch unmoderiert und damit zu schnell sind.

Wenn man aber das Wasser in ein abgeschirmtes Becken hätte abfließen lassen, dann wäre zumindest zu keiner Druckexplosion gekommen.
Die Kernschmelze, die dann von der Nachzerfallswärme ausgelöst worden wäre, hätte sich dann in ein ebenfalls entsprechend der Nachzerfallswärme dimensionierten Betonbecken unter dem Reaktor fressen können, aber alles wäre in abgeschlossenen Systemen geschehen.

Wie schützt man denn deutsche AKWs vor sowas, dass bei Ausfall aller Kühlsysteme die Nachzerfallswärme zu einer Explosion führt?

#7

Wenn man aber das Wasser in ein abgeschirmtes Becken hätte
abfließen lassen, dann wäre zumindest zu keiner Druckexplosion
gekommen.

Die Japaner haben wirklich Pech, dass Du nicht dort bist um die Arbeiten zu leiten.

Spass beiseite. Selbst wenn wir genug Informationen hätten, um kluge Ratschläge geben zu können - es würde niemandem nützen.

#8

Darum gehts nicht, mir gehts allgemein um die Physik hinter AKWs und vor allem in Bezug auf die Sicherheitsmaßnahmen, dass so etwas nicht passiert bzw. auch im in Diskussionen ein relativ fundiertes Wissen darüber zu haben…

#9

Moin!

Sollten die Bor Steuerstäbe nicht eigentlich mit einem 300bar Stickstoff System von unten eingeschossen werden? Das hat unser Energie und Umwelttechnik Lehrer immer beschwichtigend gesagt :smile:

(trotzdem bringts wie bereits angesprochen nix wenn die Nachzerfallswärme nicht entsprechend abgeführt werden kann.)

und wieso reden die Schwachköpfe im Fernseher immer von Explosionen…
was ist den mit dem Wort „Zerknall“ passiert? Ich mein so nimmt doch jeder Durchschnittsmensch an, dass die Brennstäbe explodiert (also schlagartig mit Sauerstoff reagiert) sind. Vielmehr ist der überhitzte Wasserdampf das Problem, der sich bei fehlendem Gegendruck schlagartig ausdehnt und das Wasser, das dann auch verdampft. Oder?

ps: is der Turbinenraum eigentlich auch geschirmt bzw. hat das KW 2 Wasserkreisläufe oder nur einen aber ist dafür ganz geschirmt?

#10

Sollten die Bor Steuerstäbe nicht eigentlich mit einem 300bar
Stickstoff System von unten eingeschossen werden?

Kann man machen, muss man aber nicht. Es gibt auch andere Möglichkeiten. Für welche man sich in diesem Fall entscheiden hat, kann ich nicht sagen. Ich habe allerdings auch noch nicht nach entsprechenden Informationen gesucht.

und wieso reden die Schwachköpfe im Fernseher immer von
Explosionen…

Davon reden nicht nur die Schwachköpfe im Fernseher.

was ist den mit dem Wort „Zerknall“ passiert?

Das ist der Entnazifizierung zum Opfer gefallen.

Ich mein so
nimmt doch jeder Durchschnittsmensch an, dass die Brennstäbe
explodiert (also schlagartig mit Sauerstoff reagiert) sind.

Die Reaktion mit Sauerstoff heißt Oxidation oder einfach Verbrennung.

Vielmehr ist der überhitzte Wasserdampf das Problem, der sich
bei fehlendem Gegendruck schlagartig ausdehnt

Das ist eine Explosion - eine Dampfexplosion um genau zu sein.
Was da im Fernsehen gezeigt wurde sah mir allerdings eher wie eine Knallgasexplosion aus.

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#11

Klarstellung
Hallo
Da wurde wurde aber einiges durcheinander geworfen.

Also:
Steuerstäbe: Diese werden in den Reaktordruckbehälter eingefahren, um die bei der Kernspaltung freiwerdenden Neutronen zu absorbieren. Dies geschieht bei Siedewasser-Reaktoren normalerweise durch Bor, welches dem Stahl der Steuerstäbe zugesetzt wird. Es gibt ein System, welches dafür sorgt, dass auch bei komplettem Stromausfall die Steuerstäbe eingefahren werden.

Moderator: Bei der Kernspaltung entstehen pro Kern 2-3 weitere Neutronen, die eine weiter Kernspaltung auslösen können. Dazu müssen sie aber gebremst werden, was durch den Moderator bewerkstelligt wird. Im Leichtwasser-Reaktor wird dies mit Wasser gemacht.

Nachzerfallswärme: Wird der Reaktor abgeschaltet, zerfallen die Spaltprodukte weiter und setzen somit noch weiter Energie frei. Diese muss natürlich auch aus dem Reaktor abgeführt werden. Und dies scheint in Japan gegenwärtig das Problem zu sein.

Gruss

Ratz

#12

Hallo

normalerweise ist nach einigen Minuten nach der Einfuhr der
Regelstäbe die Kettenreaktion beendet.

Stimmt

Das Problem in Japan ist allerdings, dass dort der Reaktor ein
Siedewasserreaktor ist, und dafür andere Regelstäbe eingesetzt
werden müssen.

Was für welche denn?

Desweiteren kommt es auf die Regelstäbe auf.
1986 in Tschernobyl waren diese Regelstäbe aus Graphit, die
abgebrannt sind, als der Reaktor zu heiß wurde.
Wir in Deutschland haben meistens Bor als Neutralisator.

Als Moderatormaterial

Aus welchem Material die Regelstäbe in Japan sind, kann ich
nicht sagen.

Normalerweise Bor-legierter Stahl

Scheinbar ist (wie du sagtest) etwas mit den Regelstäben faul.

Nein

Rein theoretisch sind die Regelstäbe nicht einmal im Reaktor.

Doch

Dies wiederum ist damit zu erklären, dass die meisten AKW’s im
Ausland Strom dafür benötigen.
In Japan gibt’s kein Strom mehr. also können die Regelstäbe
nicht eingefahren werden, darum wollen die Japaner
Dieselmotoren zum laufen bekommen, dass die Regelstäbe endlich
in den Reaktor gefahren werden können, um die Kettenreaktion
zu unterbinden.

Quatsch. Die Regelstäbe sind drin.

(Was auch wieder gefährlich wird).
Dasselbe haben sie auch in Tschernobyl gemacht, und durch die
Einführung des Graphits geriert der Reaktor erst vollkommen
außer Kontrolle.
Aber hoffen wir mal, dass es in Japan nicht soweit ist.

Tut mir leid, aber das ist völliger Stuss

Gruss

Ratz