Kernreaktoren

Es gibt ein gutes Dutzend verschiedener Arten von Kernreaktoren, aber das Prinzip ist in allen Fällen gleich: Kernkraftwerke sind Wärmekraftwerke. Die bei der Kernspaltung frei werdende Energie dient letztlich zur Erzeugung von Wasserdampf, der wiederum Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. In folgender Abb. ist exemplarisch ein Siedewasserreaktor dargestellt.

Schematische Darstellung eines Siedewasserreaktors. Er besteht aus drei unabhängigen Wasserkreisläufen. Der Wirkungsgrad wird erhöht, wenn der Wasserdampf nach dem Durchströmen der Turbinen abgekühlt wird. Das Kühlwasser wird dazu einem Fluss entnommen und in den Kühltürmen verdampft, die den Atomkraftwerken ihr charakteristisches Aussehen verleihen.

Das Kernstück jedes Reaktors sind die stabförmigen Brennelemente, die quasi als „Treibstoff„ dienen. Als spaltbares Element wird meistens U-235 verwendet. Dieses Isotop kommt in Natururan aber nur zu 0,7% vor. Deshalb wird es auf etwa 3% angereichert, damit der Spaltvorgang effizienter wird.

Die Brennelemente sind in Wasser eingetaucht, das für die austretenden Neutronen als Bremssubstanz (Moderator) wirkt. Denn nur langsame Neutronen führen zu einer Spaltung der U-235-Kerne. Damit die Kettenreaktion kontrolliert werden kann, der Reaktor also hinauf und herunter gefahren werden kann, gibt es die Regelstäbe. Diese bestehen aus einem Neutronen absorbierenden Material, etwa Cadmium. Werden die Regelstäbe zwischen den Brennelementen abgesenkt, wird die Leistung des Reaktors gedrosselt.

Auf Grund der dramatischen Klimaerwärmung wurde in den letzten Jahren immer wieder diskutiert, die Kernenergie wegen des in Summe geringeren `CO_2`-Ausstoßes stärker einzusetzen. Dabei darf man aber die Probleme nicht aus den Augen lassen, die die Verwendung von Kernenergie prinzipiell mit sich bringt.

Die Kernkraftwerke dieser Welt (Stand 2007).