(ENT2 06) – Stoffströme [Kernkraftwerk, Steinkohlekraftwerk]

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Wie die Stoffströme in Kernkraftwerken und Steinkohlekraftwerken aussehen, zeigen wir dir als angehenden Techniker / Ingenieur in diesem Kurstext.

Für ein optimales Verständnis helfen dir zahlreiche, ausführliche Videoclips und viele anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT2-Kraftwerkstechnik

 

Stoffströme – Überblick

 

Stoffströme beziehen sich auf die Bewegung von Materialien, Substanzen oder Ressourcen durch verschiedene Prozesse innerhalb eines Systems. Diese Ströme können in verschiedenen Bereichen auftreten, wie in der Umwelt, in der Wirtschaft und in industriellen Prozessen. Die Analyse von Stoffströmen ist wichtig, um Umweltauswirkungen zu verstehen, Ressourceneffizienz zu verbessern und nachhaltige Entwicklungsziele zu erreichen.  

 

Wir haben bisher viel über den Einsatz von Kraftwerken zur Erzeugung von elektrischer Energie und den damit verbundenen Problemen gesprochen. Um die Vollständigkeit zu wahren, zeigen wir dir als angehenden Techniker nun die Stoffströme für die beiden Kraftwerkstypen

  • Kernkraftwerk 

sowie

  • Steinkohlekraftwerk

auf.

Stoffströme in Kraftwerken - Blick in eine verlassene Leitwarte
Stoffströme in Kraftwerken – Blick in eine verlassene Leitwarte

 

Stoffströme – Vergleich der Kraftwerke

Um vergleichbare Werte hinsichtlich der Leistung zu erhalten, macht es Sinn, dass wir das Steinkohlekraftwerk (650 MW) mit dem Faktor 2 annehmen, um somit die Leistung des Kernkraftwerks mit einem Leichtwasserreaktor von 1300 MW zu erreichen.

In der nachfolgenden Abbildung sind die Stoffströme für beide Kraftwerkstypen zusammengefasst.

 

Stoffströme beider Kraftwerkstypen (Steinkohlekraftwerk, Atomkraftwerk)
Stoffströme beider Kraftwerkstypen (Steinkohlekraftwerk, Atomkraftwerk)

 

Beim Kernkraftwerk unterscheiden wir sowohl eine Anlage ohne Wiederaufbereitung als auch eine Anlage mit Wiederaufbereitung.

 

Stoffströme – Kernkraftwerk

Als Eingangsmaterial liegen uns beim Kernkraftwerk 170 t Natururan vor, welches in angereicherter Form 32 t Uran entspricht.

Der beim Einsatz/Verbrauch entstehende radioaktive Abfall gliedert sich in

  • hochaktiven Abfall mit ca. 180 t

sowie

  • niedrigaktivem bis mittelaktiven Abfall mit ca. 520 t.

 

Wiederaufbereitung – Radioaktiver Abfall

Ist dem Erzeugungsprozess eine Wiederaufbereitung nachgeschaltet so ändert sich die Zusammensetzung stark.

  • Der Anteil des hochaktiven Abfalls fällt auf 15 t.

sowie

  • Der niedrig bis mittelaktive Abfall hingegen steigt auf 2400 t.

sowie

  • Die radioaktive Strahlung ist nur geringfügig und kann daher in diesem Fall vernachlässigt werden.

 

Stoffströme – Steinkohlekraftwerk

Bei unserem Steinkohlekraftwerk (x2) gehen 2,8 Mio t Steinkohle als Eingangsmaterial ein.

Über Schornsteine werden 2000 t Staub, 12000 t SO_2, sowie 6000 t NO_x emittiert.

 

Merk’s dir!

Setzt man diese Mengen in ein Volumenverhältnis so ergibt sich:

\rightarrow 400  \frac{mg}{m^3} für SO_2

sowie

\rightarrow 200 \frac{mg}{m^3} für NO_x.

 

Als weitere Abfallprodukte fallen

  • 220.000 t Asche

sowie

  • 130.000 t REA-Gips an.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem wir jetzt beide Kraftwerkstypen miteinander verglichen haben, schauen wir uns im nächsten Kurstext noch mal die radioaktiven Abfälle von Kernkraftwerken genauer an.

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