Das Atomkraftwerk in der Elektrizitätswirtschaft

14 Pages·1957·1.487 MB·German

by  Oskar Vas (auth.)

ISBN 978-3-662-24397-8 ISBN 978-3-662-26518-5 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-26518-5
454 0. VAs: E und M
235,I24 + I,009-+ I47,96I + 84,938 + 3,027 + /::,. m, die wissenschaftlimen und temnismen Grundlagen der
woraus sim ein Massendefekt von /::,. m = 0,207 ergibt. Gewinnung von Kernenergie und ihre tedJ.nologismen
Da eine Masseneinheit ME gleim 93I MeV ist, folgt, und biologismen Aspekte behandelt, so fällt dem heuti
gen Vortrag die Aufgabe zu, in einem bestimmten Fall,
daß die Spaltung eines Atoms 2:: U eine Energie von nämlich für die Elektrizitätsversorgung, die wirtsmaft
limen Aspekte zu erörtern, soweit sie sim heute ab
0,207 · 93I = 193 MeV erbringt. Aus 1 MeV= 1,6 · 10-6 zeimnen. Ich setze dabei als bekannt voraus, daß es
erg folgt der Gleimwert von 3,1 · IQ-11 Ws (in elektri
eine ganze Reihe von Reaktorbauarten gibt, die zumeist
smen Einheiten ausgedrückt).
in voller Entwicklung begriffen sind und für die fernere
Nun enthält aber 1 kg 235 U Zukunft Erfolg versprechen.
Die Frage des Ausbaues von Atomkraftwerken zur
~ · 6 023 · 1023 = 25 61 · 1023 Atome
235,124 , , , Gewinnung elektrismer Energie wird seit der Inter
nationalen Atomkonferenz für die friedlime Verwen·
woraus eine Energiemenge von
dung der Atomenergie, die im August 1955 in Genf
25,6I · 3,I · 1012 Ws = 80 · 1012 Ws= 22,2 · 106 kWh stattgefunden hat, mit größtem Namdruck aum in allen
folgt. europäismen Staaten behandelt. Die gesamte Öffent·
Aus der Gleimung limkeit nimmt an den darüber stattfindenden Ausein
andersetzungen lebhaftesten Anteil. Der Grund dafür
3,1 · 1ü-11 Ws/ (Spalt) • 3,2 · 1010 (Spalt)/S = 1 W ist die heute smon weitverbreitete Erkenntnis, daß die
folgt, daß 3,2 · I 010 Spaltungen je Sekunde die Leistung klassismen Energieträger nicht in unbeschränktem Maß
I W erbringen. 1 kg 235 U ergibt sonam die Leistung zur Verfügung stehen und daß der wamsende Energie
von 1 W durm 2,22 ·1010 h, angenähert also 1 000 MW verbraum nom lange nicht einen Stand erreimt hat,
Tage. Erfolgt die Spaltung innerhalb von 24 h, dann der einer gewissen Sättigung aum nur nahekommt.
erbringt 1 g 235 U demnam ungefähr die Leistung von Vor allem ist es die Steigerung des Verbraumes von
I MW. Obwohl I t natürlimes Uran 7 000 g 235 U ent· Energie in der Form von elektrismem Strom, die zu
hält und daher theoretisch 7 000 MW-Tage ergeben vielen Bedenken Anlaß gibt. Nimt vielleicht nur wegen
müßte, ist die allgemeine Ansimt, daß daraus praktism des finanziellen Aufwandes, der für die Errichtung
nur 1 000 bis 3 000 MW-Tage gewonnen werden neuer Kraftwerke 'erforderlich ist, sondern vor allem
können. deshalb, weil man die Zeit voraussieht, in der die
Das Wärmeäquivalent von 1 kg 235 U beträgt Vorräte an klassischen Energieträgern ersmöpft sein
22,2 · 106 kWh · 860 kcal/kWh = 19 · 109 kcal, womit die werden. Hervorragende Fachleute der ganzen Welt be
frühere Behauptung bewiesen wird. sdJ.äftigen sim seit Jahren mit diesen Problemen und
Nimmt man absmließend an, daß von den in I t auch internationale Organisationen, wie beispielsweise
natürlimem Uran enthaltenen 7 kg 235 U die Hälfte die OEEC, stellen Untersuchungen zur Beantwortung
gespalten wird, dann folgt daraus eine Energiemenge der Frage an, wie der wamsende Energieverbrauch
von rund 3 500 MW-Tage, die einer Steinkohlenmenge zweckmäßig gedeckt werden solle. Jede dieser Studien
von etwa I 0 000 t entspricht. Vom wirtsmaftlimen steht vor dem smweren Hindernis, Rohenergie, die in
Standpunkt gesehen, dürfte also der Spaltstoff den den fossilen Brennstoffen enthalten ist, mit nutzbarer
zehntausendfamen Preis guter Steinkohle haben. Energie in der Form von elektrismem Strom einfach
zusammenzuzählen. Die vielen Autoren, die sim in der
Die friedliche Verwertung der Kernspaltung smeint
ganzen Welt mit den sogenannten Energiebilanzen ein·
jedenfalls auf die Wärmegewinnung hinzuzielen! Wenn
zelner Staaten beschäftigen, befinden sich in diesem
man nun einen Kernreaktor in einem kalorismen Kraft
Dilemma, aus dem es nur den Ausweg gibt, daß man
werk an Stelle eines Dampfkessels aufstellt, so kann
die Rohenergieträger ihrem Verwendungszweck entspre
man durm die im Reaktor freiwerdende, von einem
chend mit Reduktionsfaktoren in die Rechnung ein
Kühlmittel aufgenommene Wärme in Wärmeaustau
führt, die dem Wirkungsgrad ihrer Nutzbarmamung
smern Dampf erzeugen, der die nam herkömmlimen
Grundsätzen konstruierten Turbogeneratoren antreibt. entspremen2}.
Das sogenannte Atomkraftwerk unterscheidet sich daher Daß man aber auch damit keinen Ansprum auf
besondere Stimhaltigkeit erheben kann, versteht sim
vom klassischen Dampfkraftwerk im Grunde nur da
durm, daß an Stelle der gewöhnlichen Dampferzeu von selbst, denn je nam der Annahme dieser Reduk
gungsanlage der Kernreaktor mit den Wärmeaustau tionsfaktoren wird man zu anderen Ergebnissen kom
men. V AN DEN HEUVEL hat zum Beispiel in seinem Be
smern tritt. Die Kernenergie wird so in elektrisme
Energie umgewandelt und das Atomkraftwerk damit zu rimt zur 5. Weltktaftkonferenz diesem Gedankengang
dadurch Remnung getragen, daß er für den Ersatz von
einem neuen Grundpfeiler der Elektrizitätswirtsmaft,
jenes Teilgebietes der Energiewirtsmaft, dessen Ord Rohenergieträgern durm elektrisme Energie I kWh
nungsbegriff der elektrische Strom, also weder ein elektrisches Arbeitsvermögen dem Energiewert von
Energieträger nom eine Bedarfsgruppe, sondern eine 0,6 kg Kohle mit 7 000 kcal/kg, d. s. 4 200 kcal gleim
besondere Form der Energie ist, jene moderne gesetzt hat, nimt aber ihrem theoretismen Wärme
Form, deren Siegeszug in der Energiewirtsmaft äquivalent von 860 kcal, d. s. rund O,I25 kg Kohle, wie
dies andere Autoren tun. Der von van den Heuvel
vor etwa 70 Jahren begonnen hat, als der Nam
weis gelungen war, daß man elektrismen Strom über
weite Entfernungen fortleiten könne. zuge2)h eEns, wunüdrd ee s zuse iw aeiutf gmeheeinn,e nh ieGre anuerf adlbieesreisd tPt rzoubrl emAb et.i n0
Haben die bisherigen Vorträge dieser vom Außen der 5. Weltkraftkonferenz in Wien verwiesen, wo idt diese
institut der TedJ.nismen Hochschule veranstalteten Reihe Frage behandelt habe.
Jahrgang 74, Heft 20 Das Atomkraftwerk in der Elektrizitätswirtschaft 455
gewählte Vorgang wird der Bedeutung der Wasser Atomkraftnutzung für die Elektrizitätswirtsmaft klar
kräfte für die Elektrizitätserzeugung unvergleichlim und einleumtend3).
besser gererot als die bisherige, weitverbreitete Übung, Das erste Kernkraftwerk wurde am 27. Juni 1954,
das Wärmeäquivalent von 860 kcal/kWh zu verwenden. und zwar in Rußland, in Betrieb genommen. Es steht
In dem vor wenigen Monaten veröffentlimten Berimt etwa 100 km südwestlich von Moskau und verfügt über
.. Ziele und Aufgaben für Euratom", der von den Her eine elektrische Leistung von 5 MW. Neben der Atom
ren ARMAND, ETZEL und GrORDANI für die Staaten der kraftanlage ist auch eine klassisme Dampfkraftanlage
Montan-Union verfaßtwurde, ist das Wärmeäquivalent
für die hydraulisch erzeugte elektrische Energie für die
Jahre vor 1913 mit 7 000 kcal/kWh und beispielsweise
für 1955 mit 2 800 kcal/kWh angesetzt worden.
Es ist daher begreiflich, daß die Werte für das
Wamsturn des Rohenergieverbrauches erheblim von
einander abweimen. Sie sind in der Literatur mit 1,8
bis 3,2 °/o p. a. angegeben. Tabelle I bringt einige abso
lute Zahlen über die Welterzeugung an Energie.
Während nun der Verbraum an Kohle sehr wenig
wämst, ist der Wamsturnsfaktor für elektrisme Energie
und für flüssige Energieträger erheblich größer als der
eben angegebene Mittelwert. Es ist allgemein bekannt,
daß sim aus vielen Untersuchungen über Jahrzehnte
hinaus ein grober Durmschnittswert für die Steigerung
des Strombedarfes, nämlich die Verdoppelung in zehn
Jahren, ergeben hat, was einem jährlimen Durchsmnitts
wamstum von 7,2°/o entsprimt. Dieser Mittelwert wird
aber in den einzelnen Staaten in versooiedenen Jahren Ahb. 2. Der rusWsisicsls1een sKchraaffttwene rkdserre aUktdoSrS dRe r Akademie der
unter-, aber auch ganz wesentlich übersmritten. Wams (Aus "Nuclear Engineering", Nov. 1956)
turnsfaktoren von 15 bis 16% sind wiederholt selbst In der Zylinderachse die vertikalen Brennstoffstäbe, umgeben vom
iinn mÖsittteerlreeuicrho paäuisfcgheetrne tSenta.a ten, wie in Deutschland und Rrhooohrhirrz softnäürtrak le d.g aesAs cuKhfiü·c hhdltewerta esAns ebGrd,r eacrpkehpcihltamtstt oedo ebdreiaent obrd.ee iLsdsieennnk s SAuebnrtlveeo.intm udonatgos r~emnu legfiületr~i Cngdhsie­er
Wenn man demgegenüber feststellt, daß im Jahre SicherheitsstRäbeea,k toimr isrte cvhotenn eiBnieldmte iBl edtoenremna nStetle uuemrmgeecbheann ismus. Der
1937 die Steinkohlenproduktion in Großbritannien
244 Millionen t, im Jahre 1947 201 Millionen t und mit der gleimen Leistung errimtet worden, und zwar
im Jahre 1953 228 Millionen t betragen hat, und daß aus dem Grunde, weil man für den Betrieb des kleinen
für alle westeuropäismen Staaten die Kohlenproduktion Versorgungsgebietes dieses Werkes für den Fall, daß
Tabelle I. Welterzeugung an Energie nach Arnrand, Etzel
und Giordani in Millionen t Steinkohlenbasis und in °/o
Mio t SK-Basis
I I I
Jahr I~~~~~ IL ignit Erdöl ~:· j w~·:t Total
100
100
100 Abb. 3. Die kreisfönnige obere Absmlußplatte des
100 russisdten Kraftwerksreaktors mit den beiden Servomotorer.
für die Simerheitsstäbe
Umrcchnungsfaktoren: Steinkohle 7 000 kcal/kg
Lignit 2100 kcal/kg die Atomkraftanlage ausfallen würde, eine 100 'loigc
Erdöl 10000 kca1/kg
Erdgas 9 000 kcal/m' Simerheit haben wollte.
Wasserkraft Das russische Kernkraftwerk (Abb. 2 und 3) arbeitet
1870 ... 1913 7000 kcal/kWh mit 5'/o angereimerlern Uran, der Bremsstoff ist
19.55 2 800 kcal/kWh Graphit, der Wärmeträger leichtes Wasser. Die Wärme-
des Jahres 1937 mit 489 Millionen t und im Jahre 1953 3) Nad1 EccLES betragen die voraussidülid1en \Veltvor
mit 482 Millionen t erremnet wurde, d. h. daß sie un räte an fossilen Brennstoffen rund 21 · lQIS kcal, jene an
gefähr gleimgehliehen ist, so wird die Bedeutung der Spaltstoffen jedoch nmd 450 · )018 kt·al.
456 0. VAS: E und M
Ieistung des Reaktors beträgt 30 MW. Die Russen haben zitätsbehörde, dem zunächst noch drei weitere, be
diese Versuchskraftwerksanlage schon vielen ausländi trächtlich größere Kraftwerke folgen ~ollen. Das Pro
schen Fachleuten gezeigt. Sie ist in den Fachkreisen gramm ist in einem .. White Paper" der Britischen
allgemein durch die Atomkonferenz von Genf bekannt Regierung im Jahre 1955 dem Hause of Parliament vor
gelegt worden. In diesem
Weißbuch sind die Vorha
ben bis 1965 unter dem
Titel "A Programme of Nu
clear Power" allgemein be
schrieben. Neben Calder
Hall entstehen die Werke
Bradwell, Berkeley (in Glou
cestershire an der Mündung
des Severn) und Hunter
stone (in der Grafschaft Ayr
shire in Südschottland). Alle
werden wie Calder Hall mit
natürlichem Uran arbeiten,
graphitmoderiert_ sein und
Kohlendioxyd als Wärme
träger verwenden. Jedes der
Kraftwerke erhält zwei Re
aktoren, in Calder Hall
(Abb. 5) beträgt die Wärme
leistung jeEinheit 160MW;
die übrigen Kraftwerke wer
den Reaktoren mit einer
Abb. 4. Das britlsdle Momkraftwerk Cald.er Hall Wärmeleistung von über 500
(Aus .Die Energieversorgung der Smweiz in d.er Opergangsperiode zum Atomzeitalter" MW erhalten (Tabelle li).
des Smweizerismen Energiekonsumentenverhandes)
Die drei neuen Kernkraft-
werke Großbritanniens sol
und seitdem in vielen Fachblättern in aller Welt be len um das Jahr 1961 in Betrieb kommen. Bis zum
schrieben worden. Es handelt sich um eine ausgespro Jahre 1965 sollen dem Weißbuch zufolge insgesamt
chene Versud1Sanlage, die dazu dienen soll, Erfahrun zwölf Atomkraftwerke entstehen, deren Gesamtkosten
gen zu sammeln. mit 300 Millionen Pfund angegeben wurden. Die elek
Beträchtlich größer ist ein zweites und auch zur trische Gesamtleistung dieser zwölf Kraftwerke ist in
Einspeisung in das Überlandnetz dienendes Kernkraft dem Weißbuch mit 1 500 bis 2 000 MW angeführt,
werk, nämlich das Atomkraftwerk Calder Hall') der woraus spezifische Kosten von 150 bis 200 i/kW Lei
stung folgen.
Nach einem vor kurzer Zeit veröffentlichten neuen
Programm soll bei einer Vermehrung der Anzahl der
Kraftwerke auf 19 die Leistung von rund 5 000 bis 6 000
MW innerhalb der gleichen Zeit erreicht werden. Die
ses Programm ist am 5. März durch den Minister of
Power, Lord MILLS, im Hause of Lords bekanntgegeben
worden. Die Kosten dieses Programmes sind in einer
späteren Pressekonferenz mit 919 Millionen Pfund nach
den gegenwärtigen Kostenschätzungen veranschlagt. Da
von sollen 742 Millionen Pfund auf die Aufwendungen
für die Erstellung der Kraftwerke und 177 Millionen
Pfund für Aufwendungen für die erste Spaltstoffladung
entfallen.
Sehr interessant ist ein Bericht über die Erzeugung
von Kernenergie in den Reaktoren des Calder Hall
Typs, der auf der Bauausstellung in Hannover im Pa
:\bh. !i. Sdmilt dunh Reaktor und \Viirmcaustausd•('r in villon der United Kingdom Atomic Energy Authority
Caldcr llall (Aus .. Atomkraft", Springer-Verlag) verteilt wurde. In diesem Bericht wird ein Vortrag, den
Sir Christopher HINTON im Rahmen der Britischen Kern
British Electricity Authority, dessen Betrieb am 17. Ok· energiekonferenz am 22. November 1956 gehalten hat,
tober 19.56 durm die englische Königin feierlich eröffnet zitiert, und es wird wörtlich ausgeführt:
wurde (Abb. 4). Dieses Kraftwerk ist das erste eines
"Im Calder Hall-Reaktor ist das für Militärzwech
mehrjährigen Ausbauprogrammes der Britischen Elektri-
hergestellte Plutonium Haupterzeugnis, wobei die elek
') Calder Hall liegt in Cumberland, an der Küste der trische Energie ein Nebenprodukt ist. Falls wir Pluto
lrisd1en Scv, etwa 40 km nördlich von Millom. nium zu demseihen Preis in Rechnung stellen würden,
Jahrgang 74, Heft 20 Das Atomkraftwerk in der Elektrizitätswirtsmaft 457
zu weidlern es in den Reaktoren von Windscale') er der Reaktionsturbine durch PARSONS und der Entwid<
zeugt wird, dann w.ürden die Kosten der als Neben lung des Explosionsmotors durdt Dugald CLERK ihre
produkt in dem Calder Hall-Reaktor erzeugten Energie führende Stellung in der industriellen Revolution des
äußerst niedrig sein. Selbstverständlidt wird dieses 19. Jahrhunderts beibehalten konnten. In dem erwähn
Kostenredtensystem nidtt angewendet. Plutonium wird ten Beridtt steht wörtlich: "Der Reaktor von Calder
zu einem stark ermäßigten Preis erzeugt werden, indem Hall gibt uns den anfänglichen Vorsprung in der Ver
man die hergestellte elektrische Energie dem Werk zu wertung der Atomenergie und wir werden diesen Vor
einem vernünftigen Preis gutsdtreibt." sprung mindestens zehn Jahre lang durdt Vervollkomm-
Tabelle II. Britisrne Kernkraftwerke
Kenndaten Calder Hall Hunterstone Bradwell Berkeley
Spaltstoff .......................... . nat. Uran nat. Uran nat. Uran nat. Uran
BrelllBstoff ......................... . Graphit Graphit Graphit Graphit
Wärmeträger ....................... . CO, co, co, co,
Druckgefäß ........................ . Zylinder Kugel Kugel Zylinder
- Durchmesser m ................. . 11,3 21,3 20,4 15,2
Reaktoren:
-Anzahl ....................... . 2 2 2 2
- Wärmeleistung MW ............. . je 160 je 530 je 540
Kern: Höhe/!2) ................ . 8,25/9,45 8,5/12,2 9,5/14 9/14,6
Dampferzeuger:
-Anzahl ........................ .. 2 X 4 2 X 8 2 X 6 2 X 8
- Dampfdruck HD atü ............ . 14,8 (313' C) 41,2 (370' C) 53,6 (373' C) 21,5 (322' C)
- Dampfdruck ND atü ............ . 4,4 (177' C) 10,9 (355' C) 13,7 (373' C) 4,4 (322' C)
Turbogeneratoren:
-Anzahl ......................... . 2 X 2 2 X 3 2 X 3 2 X 2
- Leistung MW ................... . 23 60 52 80
Nettoleistung des Kraftwerkes MW . . . i 70 320 300 275
Kosten: Mio :E ..................... . 35 35 40
=MrdS ......................... .. 2,52 2,52 2,88
Unter der Annahme einer Lebensdauer von 20 Jah nung dieses Reaktortyps beibehalten können." Die
ren, der Kosten der Spaltstoffelemente von 20 000 f-/t Arbeiten der Atomenergiebehörde Großbritanniens sind
und einer Energieausbeute von 3 000 MW-Tage/t wer jetzt auf das Ziel gerichtet, Reaktoren zu entwid<eln,
den nachstehende Energiegestehungskosten angegeben: die eine größere spezifische Leistung als Calder Hall
und die nadtgebauten Werke haben.
d/kWh
Audt in Rußland wird von einem Fünfjahresplan
Kapitalkosten 0,56
für die Erridttung von Atomkraftwerken gesprodten, die
Spaltstoffinventar 0,10
eine Gesamtleistung von 2 000 bis 2 500 MW bringen
Spaltstoffverb raum 0,35
sollen. Das Programm umfaßt - soweit bisher bekannt
Betrieb und Instandhaltung 0,05
geworden ist - der Hauptsame nadt fünf Kraftwerke,
1,06-32 g/kWh deren jedes eine Leistung in der Größenordnung von
Nur die Anrechnung eines bestimmten Preises für 400 bis 600 MW haben soll. Auch sie werden noch als
Plutonium gibt die Grundlage für die Behauptung, die Versumsanlagen betradttet, weil Erfahrungen in der
in britischen Veröffentlidtungen immer wieder vor Atomtedtnik gesammelt werden müssen; sie werden
kommt, "daß nämlich Reaktoren des Calder Hall-Typs darüber hinaus aber auch der Massenproduktion von
Energie zu einem Preis erzeugen können, der mit dem Spaltstoff dienen. Das erste dieser Kraftwerke soll Ende
einer modern ausgestatteten, konventionellen Brennstoff des Jahres 1958 in Betrieb kommen, die anderen in
verwendenden Anlage vergleidtbar ist. Dies sei ein den nädtstfolgenden Jahren. Die Abb. 6 zeigt das ver
widttiger und wesentlidter Vorteil, den der Calder Hall mutlidt zur Anwendung kommende Schema einer der
Reaktortyp als einziges Atomkraftwerk für sidt in An Anlagen. Die erste mit llO MW elektrisdter Leistung
sprudt nehmen könne". Die Britische Atombehörde ver wird einen graphit-moderierten, wassergekühlten Reak
spridtt sich von der Besdtaffenheit des Re/,lktortyps von tor vom gleichen Typ haben, wie er in der kleinen
Calder-Hall und den zu erwartenden Konstruktions 5 MW-Versudtsstation bei Moskau steht.
vervollkommnungen, daß Anlagen des gleidten Typs Die anderen Anlagen sollen verschiedene andere
sogar noch 25 Jahre nachgebaut werden können. Den Reaktoren erhalten, und zwar zwei von ihnen mit
Briten schwebt vor, daß sie sidt durch ihre Pionier Wasser moderierte und gekühlte Reaktoren mit einer
arbeiten auf dem Gebiete des Kernkraftwerksbaues Wärmeleistung von 200 MW und 70 MW Turbogenera
einen ähnlidten Vorsprung vor allen anderen Nationen toren; eine dritte einen sdtwerwasser-moderierten und
sdtaffen können, wie dies im 19. Jahrhundert der Fall gasgekühlten Reaktor.
war, als James WATT seine Kolbendampfmaschine kon
Zusätzlidt zu diesem Großkraftwerksprogramm ist
struierte und sie dank der darauffolgenden Erfindung
beabsidttigt, bis zum Jahre 1959 kleinere Werke mit
6) Mit Windscale ist ein Versufisreaktor gemeint, der einer elektrischen Leistung von 50 bis 70 MW zu er
ausschließlid1 zur Plutoniumerzeugung dient und im Jahre ridtten, und zwar ein Werk mit einem Siedewasser
1950 vollendet worden ist. reaktor, ein Werk mit einem homogenen schwerwasser-
458 0. VAs: E und M
moderierten Schnellbrüter, der den Thorium-Uran 1956 auf die volle Leistung kam. Ein 1955 begonnener
Zyklus verwenden soll, ein Werk mit einem graphit Reaktor wird 1958 in Betrieb gehen und ein dritter wird
moderierten und natriumgekühlten Reaktor und eines ihm ein halbes Jahr später folgen. Die beiden Reakto
mit einem natriumgekühlten Schnellbrüter, der den ren sind etwas größer als der erste und werden 120 t
l:ran-Plutonium-Zyklus ausnützen soll. an Stelle von 100 t natürlichen Urans als Spaltstoff be
Das Ergebnis dieses Programms soll die Entschei sitzen. Ihre Kühlung wird nicht durch Luft, sondern
dung über die Wahl der besten Kernkraftwerksreaktoren durch Kohlendioxyd erfolgen. Die thermische Leistung
der Zukunft ermöglichen; daneben will man in diesen jedes Reaktors wird wahrscheinlich auf 150 MW und
Schni/1 /J·D Schni/1[-{J-J
Ahh. 6. Atomkraftwerk mit einer Leistung von 100 MW
(Aus ,.Die Tedmik", Februar 1957)
a das Gebäude, b Turbogenerator, c Reaktor. cl und e Krane, f Kon
densator, g Dampferzeuger, h Umlaufpumpc, iregenerativer Erwärmcr,
i Werkstatt, k Schaltpult des Turbogenerators, l Kondensatpumpc,
m Spciscpumpc, n Anlaufkondensator, o Speisepumpe des primären
Stromkreises, p Anlage der Feuchtigkeitssignalisation, q Volumen-
t~~):~~'\ty~~~~i[u;~isf:dtna~~~~::~~r ~ETg~~b~ä~~f~~ ~~:ff~:üJa:r:k~ii~~
drä~~r~bu~g35d~~· Reg~l~~f~~~:lt~r~!n~=~n~~i:,cs~ Mtn~~a:ebtfh~c~~cr-
die elektrische Leistung auf 25 MW gesteigert werden.
Die "Electricite de France" (EdF) hat erreicht, daß
die drei Reaktoren in Marcoule, deren Hauptaufgabe
die Erzeugung von Plutonium ist, Turbosätze erhielten.
Bei dem am 28. September 1956 angelaufenen ersten
Reaktor reicht die erzeugte elektrische Arbeit allerdings
nicht aus, den eigenen Verbrauch der Anlage zu decken.
Jeder Reaktor mit der zugehörigen Dampfzentrale er
fordert einen Aufwand in der Größenordnung von
12 Mrd. franz. Francs. Der Preis des natürlichen Uran
wird mit 20 000 franz. Francs/kg angegeben. Bei einer
Benützungsdauer von 7 000 h/Jahr und einem Abbrand
Reaktoren kernphysikalische Probleme untersuchen.
von 2 000 bis 3 000 MW-Tagen/t ergibt sich, wenn man
Einzelheiten über diese Projekte sind bisher kaum
den Wert des produzierten Plutoniums vernachlässigt,
bekanntgeworden und, soweit vorhanden, zum Teil
ein Strompreis von 6 bis 8 franz. Francs/kWh, d. s.
auch widersprechend; es heHlt, daß die Werke in der
etwa 42 bis 56 Groschen.
:'\ähe von Moskau, von Leningrad, im Industriebezirk
des l:ral und in der Nähe von Swerdlowsk errichtet In Frankreich wird nach AILLERET die Mehrzahl der
werden sollen. ausbauwürdigen Wasserkräfte in 15 bis 20 Jahren
ausgebaut sein. Die inländische Kohlenförderung wird,
Auch in Frankreich besteht ein kleines Atomkraft
selbst unterstützt durch erhebliche Einfuhren, den wach
werk, das vor kurzem in Betrieb gegangen ist (Abb. 7},
senden Bedarf nicht decken können, weshalb Kernkraft
nämlich die Versuchsanlage Marcoulc in der Nähe von
werke in absehbarer Zeit erforderlich werden müssen.
Avignon an der unteren Rhöne. Die Wärmeleistung
Jes ~raphit-moderierten, mit natürlichem Uran beschick Die EdF hat daher ein eigenes Kernkraftwerk in
ten Reaktors beträgt 40 MW mit rund 100 t Uranfül Angriff genommen, es liegt bei Chinon, bekommt eine
lung. Würmeträ~er ist Luft. Die elektrische Leistung Leistung von 60 MW und soll 1959 fertig werden; ein
beläuft sich auf 5 :-.1w. Nachuem das französische Parla zweites mit voraussichtlich 100 MW soll !1/2 Jahre spä
ment im Jahre 1Y52 beschlossen hatte, dort das Zentrum ter folgen. 1961 sollen aus Kernkraftwerken der EdF
der Plutoniumerzeugung zu errichten, wurde 1954 mit mehr als 200 MW zur Verfügung stehen. Für 196!5
dem Bau dieses Reaktors begonnen, der im September rechnet man mit einer in Kernkraftwerken installierten
Jahrgang 74, Heft 20 Das Atomkraftwerk in der Elektrizitätswirts<haft 459
Leistung von 800 MW und für 1975 von 3 000 bis 2. hinsichtlich der Anfälligkeit für Betriebsunfälle
3500 MW6). und Betriebsschäden,
3. im Hinblick auf die Bedeutung der Betriebs
Es würde zu weit führen, auf die zahlreichen Pläne
erfahrungen für spätere Großkraftwerke, und
auf dem Gebiete des Atomkraftwerkbaues der ganzen
4. hinsichtlich der Zukunftsaussichten des ausge
Welt einzugehen. Es soll nur noch auf ganz wenige
wählten Reaktortyps.
hingewiesen werden.
Anläßlich einer Umfrage bei amerikanischen Fach
Zu den interessantesten gehört gewiß das Atom leuten hat etwa die Hälfte für den Siedewasser-Reaktor
kraftwerk, das durch die Rheinisch-Westfälische Elektri plädiert. Die Lieferzeiten bei den verschiedenen An
zitätswerke AG. (RWE) mit 15 MW elektrischer Lei boten bewegten sich zwischen 36 und 48 Monaten. Die
stung in der Nähe von Dettingen bei Aschaffenburg thermische Leistung der angebotenen Reaktoren lag
am Main errichtet wird. zwischen 38 und 58 MW, die elektrische Leistung zwi-
Abb. 7. Das französisd1e Kernkraftwerk Marcoule. Links der Luftansaugturm, in der Mitte das Reaktorgebäude (Gt),
re<hts der Abluftturm (Aus "Le Genie Civil", 1. März 1957)
Das Kraftwerk des RWE ist bereits bestellt worden sehen 9,3 und 17,1 MW. Die spezifischen Anlagekosten,
und wird unter verantwortlicher Leitung der Siemens bezogen auf die elektrische Leistung, lagen zwischen
Schuckert-Werke, Erlangen, zustande kommen, die ein 12 600 und 30 000 S/kW. Bei einer jährlichen Betriebs
Baukonsortium mit einem britischen Partner, der stundenzahl von 7 000 Stunden und festen Kosten von
Mitchel Engineering Ltd., und einem amerikanischen 180fo ergeben sich für die einzelnen Angebote Strom
Partner, der American Machine & Faundry Atomics Inc. selbstkosten zwischen 60 Groschen und 1,14 S je ab
(AMF), bildeten, so daß hier eine enge amerikanisch gegebener kWh. Die Selbstkosten beruhen auf der An
britisch-deutsche Zusammenarbeit entstehen wird. Es nahme, daß das Uranmetall für eine Jahresgebühr von
soll ein AMF -Siedewasserreaktor aufgestellt werden. Der 40fo gepachtet wird, der Wert des Urans und die
Spaltstoff wird 2,90/o angereichertes Uranium sein und Kosten des Abbrandes werden auf Grund eines Preises
aus den Vereinigten Staaten bezogen werden. Die von 625 Schilling je g Uran 235 und 1 050 Schilling je
Kosten des Reaktors werden mit 5,3 Millionen $ an kg natürlichen Urans berechnet. In den einzelnen An
gegeben, der britische Lieferanteil daran mit 3 Millio boten ist die Anreicherung des Spaltstoffes verschieden
nen $, die Kosten der Füllung mit 1,5 Millionen $. und schwankt zwischen 2,2 und 200/o. Der Uranbedarf
Die Gesamtkosten des Werkes wurden mit 33 Millio pro Reaktor selbst schwankt zwischen 61,5 und
nen DM begrenzt. 4 960 kg. Der bestellte Reaktor für 58 MW
Vor Herausgabe ihres Auftrages hat das RWE eine Wärmeleistung entspricht einem Typ, der in Amerika
Ausschreibung vorgenommen, an der sieben Firmen bereits ausgeführt wurde, er besitzt zwei Wasserkreis
beteiligt waren. In den eingegangenen Angeboten wur läufe; man hofft, die Anlage, welche eine elektrische
den von drei amerikanischen Firmen je ein Druck Nutzleistung von 16,2 MW aufweisen wird, im Jahr
wasser~Reaktor, von einer amerikanischen Firma ein 1959 in Betrieb zu bekommen.
Siedewasser-Reaktor, von einer amerikanisch-britischen Ein zweites etwa gleich großes Versuchs· Kernkraft
Kombination ein Siedewasser-Reaktor und von einer werk wird von einer Gruppe deutscher städtischer
amerikanischen Firma ein homogener Reaktor ange Werke studiert, das einen Siedewasserreaktor erhalten
boten. Die Angebote wurden nach folgenden Gesichts soll. 100 M\V-Kernkraftwerke werden von drei Gruppen
punkten überprüft: deutscher EVUs erwogen; es wird aber noch einige
l. nach der größten Betriebssicherheit sowohl für Zeit dauern, bis an ihrer Vergebung wird geschritten
das Betriebspersonal als auch für die Umgebung, werden können.
') Auf der Wiener Herbstmesse 1957 zeigte die EdF Von größter Bedeutung für die Kernkraftwerksent
zwei sehr hübsc.he Modell(': c.>ines der Anlage Marc-oulP und wicklung scheint die in Bau befindliche amerikanische An
eines der Anlage Chinon. lage S hip p i ngpo rt bei Pi t t s b u rgh zu sein. Für sie
4UO Ü. VAS: E und M
sind eingehende wirtschaftliche Daten bekanntgegeben angeschlossen worden war. Aus dem dritten Versuchs
worden. Die Anlage erhält einen Druckwasserreaktor mit reaktor wurde im Jahre 1955 vorübergehend die Stadt
natürlichem und angereichertem Uran als Spaltstoff; er ist Arco im Staate Idaho mit Strom versorgt. Der Reaktor
wasser-moderiert und der Wärmeträger ist auch gewöhn Borax 3 war schon ein Siedewasserreaktor, der mit
liches Wasser (Abb. 8). Der Reaktor wird 12 t natür natürlichem und mit 90°/o angereichertem Uran arbeitet,
liches Uran und 52 kg angereichertes Uran enthalten. 15 MW Wärme- und 3,5 MW elektrische Leistung hat.
Die Wärmeleistung des Er arbeitet mit natürlichem Wasserumlauf mit 21 at
Reaktors wird mit 230 Dampfdruck und besitzt keinen Wärmeaustauscher.
MW, die elektrische Lei
In Ostdeutschland ist die Errichtung eines Atom
stung mit 60 MW ange
kraftwerkes bei Dresden beabsichtigt, das 1961 fertig
geben. Es sind vier Wär
sein soll und eine Leistung von 70 MW besitzen wird.
meaustauscher und ein
Der Schwerwasserreaktor ist mit natürlichem und ange
Turbogenerator vorge
reichertem Uran ausgestattet und wird mit C02 gekühlt.
sehen. Die Anlage, deren
Interessant ist, daß KuRCHATOV, ein sowjetischer Kern
Bau im Jahre 1955 be
forscher, in einem Vortrag in Harwell, dem britischen
gonnen und bei dem die
Atomforschungszentrum, erklärt hat, in den UdSSR wür
Montage der maschinel
den zwei Reaktoren dieser Art errichtet. Nach seinen
len Anlagen im Sommer
Ausführungen ist zu vermuten, daß sich dieser Typ
1956 eingesetzt hat, soll
trotz der hohen Kosten für schweres Wasser als wett
bis zum Ende des J ah
bewerbsfähig herausstellen werde. Auch in der CSR ist
res den Betrieb aufneh
ein solcher Reaktor geplant.
men, um in das Netz von
Aus dem Gesagten geht hervor, daß es keine ein
Pittsburgh einzuspeisen.
heitliche Meinung gibt, welche Reaktortype sich am
In erster Linie sollen mit
besten für den Einbau in thermischen Kraftwerken
diesem Kraftwerk Be
eignet. Einzig und allein Großbritannien hat sich für eine
triebserfahrungen, beson
bestimmte Type, den graphit-moderierten, gasgekühl
ders über die Spaltstoff
ten, mit natürlichem Uran beschickten Reaktor entschlos
elemente, gesammelt wer
sen und baut systematisch Kraftwerke, die der Elek
den.
trizitätsversorgJlng dienen. In allen anderen Staaten ist
Abb. 8. Schnitt durc:h den Die Entwicklungs- man über ein erstes Versuchsprogramm nicht hinaus
230 MW-Druckwasserreaktor und Baukosten für Ship gekommen, auch dann nicht, wenn die einzelnen Werke
Shippingport (Aus "Atom pingport werden jetzt mit ganz erhebliche Leistungen wie in Rußland und in
kraft", Springer-Verlag) 55 Millionen $ ange Amerika aufweisen.
geben. Daraus errechnen
Über die Kosten von Atomkraftwerken sind die
sich Kosten für die elektrische Energie wie folgt:
widersprechendsten Mitteilungen in den Fachblättern
8 Ofo Kapitalsdienst 15 mills/kWh, Brennstoffkosten
der Welt veröffentlicht worden, angefangen vom Briti
29 mills/kWh, Betriebskosten 3 mills/kWh, Erhaltung
schen Weißbuch, wo die Behauptung aufgestellt wird,
und Aufarbeitung 5 mills/kWh, zusammen also 52 mills/
daß für die in dem Atomkraftwerk Calder Hall ge
kWh. Bei der Atomenergietagung der OEEC, die vom
wonnene elektrische Energie mit den gleichen Kosten
1. bis 6. April 1957 in Paris stattgefunden hat, hat
gerechnet werden könne wie für die in einem modernen
Mr. SIMPSON der Firma Westinghouse die Behauptung
Kohlenkraftwerk, nämlich 0,6 d/kWh, d. s. ungefähr
aufgestellt, daß eine Anlage wie Shippingport heute
18 g/kWh, bis zu den Rentabilitätsberechnungen für das
bereits um den halben Preis hergestellt werden könne.
amerikanische Atomkraftwerk Shippingport, über die
Von besonderer Bedeutung sind die Versuchsan Admiral H. G. RICKOVER, Chef der Marineabteilung der
lagen des Argonne National Labaratory in der USA-Atomic-Energy Commission (AEC) im Atomic In
Nähe von Chicago. Im Februar 1957 wurde ein Ver dustrial Forum im Jänner 1956 berichtete. Dieser Fach
suchskraftwerk zum Eigenerzeuger. Sein Energiebedarf mann erklärte am 2. Dezember 1955 auf einer Zusam
wird aus einem Siedewasserreaktor gedeckt, der in menkunft von Energiefachleuten in Pittsburgh, daß die
Argonne als Versuchsreaktor dient. Die Wärmeleistung Arbeitseinheit sich bei einem "Loadfactor" von 800fo,
der Station beträgt 20 MW, die elektrische Leistung d. i. bei der sehr hohen Jahresbenützungsda11er des
.5 MW. Die ganze Anlage samt Wasserdampfkreislauf Kraftwerks von rund 7 000 h, auf 1,34 S/kWh zu stehen
und Turbogenerator ist von einer Stahlbetonkuppel kommen werde. Dieser Wert ergibt sich mit einer Um
sehaie von 36 m Höhe und 24 m Durchmesser umgeben, rechnung von 26 S je $ wie folgt:
damit für den Fall einer Störung oder Beschädigung
des Reaktorsystems radioaktive Stoffe nicht nach außen Kosten des Spaltstoffes (einschließlich Her
dringen können. Bemerkenswert ist, daß der im Reaktor stellung der Stäbe usw.) . 1,00 S/kWh
kern direkt erzeugte Dampf ohne Wärmeaustauscher feste Kosten (140fo der Installationskosten) 0,39S/kWh
unmittelbar auf den Turbogenerator geleitet wird. Als Betrieb und Instandhaltung . 0,08 S/kWh
Spaltstoff dient eine Mischung von natürlichem und 1,47S/kWh
leicht angereichertem Uran. Die neue Anlage ist eine
abzüglich Vergütung von zurückgewon
Fortentwicklung der sogenannten Borax-Siedewasser
nenem Spaltstoff ( Oberschuß über Ver-
reaktoren, deren erster im Jahre 1953 erbaut worden
arbeitungskosten) 0,13 S/kWh
ist. Dieser war ein reiner Versuchsreaktor, während dem
nächsten gri>Beren Modell 2 hcrcits ein Turbogenerator 1,34 S/kWh
Jahrgang 74 , Heft 20 Das Atomkraftwerk in der Elektrizitätswirtschaft 461
Dieser ungeheure Preis wird dadurch erklärt, daß Mitteilungen desselben Fachmannes, in etwa zehn Jah
mit der Anlage auch Versuchs- und Entwicklungs ren rund 0,40 S/kWh erreichen zu können.
zwecken gedient werden soll. Rickover glaubt, daß H: MANDEL, der Kernenergiefachmann des RWE,
durch Verbesserung der Reaktoren, durch Vergrößerung hat in einem Vortrag am 26. Jänner 1956 vor dem
der Leistung und durch Verlängerung der Brenndauer Energiewirtschaftlichen Institut und der Industrie- und
der Gestehungspreis für die Energieeinheit auf 1,00 SI Handelskammer Köln die in Tabelle III ersichiliche
kWh gesenkt werden könne. Die AEC hofft, nach den Kostenrechnung aufgestellt. 0. LöBL hat in einem kurz
Tabelle III. Sc.hätzung der Stromerzeugungskosten großer Atomkraftwerksanlagen
(Stand etwa 1960 bis 1965)
I Wassergekühlter Reaktor Gasgekühlter Reaktor
1~---··- ----·
Annahmen I günstige I ungünstige günstige ungünstige
Grundlagen
Nettoleistung l\lWe I 150 150 150 l•iO
Nettowirkungsgrad .. % 28 26 26 24
USp a213t5s-tGofefhüal1lut ng ..... ............. t"/ o 272 ,5 352 ,!'i 2300 ,7 2800 ,7
Spaltstoffreserve zusätzlich % 100 130 15 2t)
Abbrand ··············· MWdjt l 8000 5000 3000 2000
Jährliche Pu~Ausbeute .. kg 70 50 100 90
Spezifische Anlagekosten (ohne Kern) DMJkW 1000 1300 1300 1600
Herstellungskosten der Elemente ..... 103 DM/t 170 500 80 100
Wiederaufbereitrmgskosten 103DMft 70 100 30 GO
Jährliche Steuern und Versicherungen in % der Anlage·
kosten .................................. "/o 2,5 3,5 2,5 3,5
Spezifischer Personalbedarf ...... Pers.jl\lW 0,8 1,2 0,8 1,2
Jährliche Vollastbetriebsstundenzahl .... h 7000 6000 7000 6000
--------- ------
Stromerzeugungskosten
Abbrand ................ Pf/kWh 1,02 1,12 0,90 1,30
Herstellung des Kerns .. Pf/kWh 0,31 1,59 0,43 0,98
Wiederaufbereitung .... Pf/kWh 0,13 0,32 0,16 0,39
Transport von Elementen . Pf/kWh 0,10 0,10 0,20 0,30
Pu-Kredit ............... ........... PfjkWh -0,34 -0,28 -0,48 -0,50
------- -------
Spaltstoffkosten insgesamt ...... Pf/kWh 1,22 2,85 1,21 2,47
Bedienung ........ ........... Pf/kWh 0,12 0,20 0,12 0,20
Instandhaltung .. ........... ............ Pf/kWh 0,29 0,43 0,37 0,53
Kapitalkosten für Anlage und Spaltstoff Pf/kWh 2,67 4-,43 2,V7 4,58
Stromerzeugungskosten insgesamt Pf/kWh --~4,3~0 - 7,91 4,67 ----7-,7·8- --
Mittelwert ............. Pf/kWh 6,1±30% 6,2 ± 25%
1
Bemerkungen:
Zinsen 8°/o; Abschreibungsdauer 15 Jahre; Personalkosten 10 000 DM/Pers. und Jahr; Instandhaltungskosten 2°/o der
Anlagekosten. Uran- und Plutoniumpreise entsprechen der Veröffentlichung der USAEC vom 18. November 1956. über
Wiederaufbereitungskosten siehe Veröffentlichung der USAEC "Chemical processing charges" vom 12. März 1957.
Tabelle IV. Stromerzeugungskosten für ein Uran- und ein Steinkohlenkraftwerk
Uran Steinkohleu
Kosten kraftwerk kraftwerk
~2~1 JAanhlraegsekkoosstteenn (1. -5____%:__ _:_ _ __· b~~z-·;.. :__1__2:_.%. der A~kost_<_l_n)_ -:i DD-MM-jfek-kWW- · 12-00-0 --Il 450
und Jahr 300 54
1 1
34 1 Feste Kosten bei 7 000 Benutzungsstunden PfjkWh- I!- ~ 4,29 0,77
Brennstoffkosten bis Kraftwerksausgang:
Brennstoffersatz ... . 2,39
Aufbereitung ... . 7,50
Fabrikation . 1,00
Zinsverlust .... 0,56 1
Summe .. 11,45 2,00
Betriebskosten:
Personal- und U ntcrha1tungskosten
Beseitigrmg der radioaktiven Abfälle
Versicherung ........ .
Summe ....... . 2,10 0,90
Stromerzeugungskosten .. -i 17,84 3,67