Was ist ein Kernreaktor?
Ein Kernreaktor ist ein wissenschaftliches Gerät, mit dem kontrollierte Kettenreaktionen spaltbarer Elemente wie Uran erzeugt werden. Kernreaktoren können für eine Reihe von Zwecken eingesetzt werden, einschließlich der Erzeugung von elektrischem Strom, der Erzeugung von Kernbrennstoffen und der wissenschaftlichen Forschung. Atomreaktoren unterschiedlicher Bauart sind in vielen Regionen der Welt zu finden, von wissenschaftlichen Labors in den USA bis hin zu ländlichen Gebieten in Frankreich. Ab 2009 sind die Franzosen für rund 75% ihres Strombedarfs auf Atomkraft angewiesen.
Kernreaktoren beruhen auf einem Prozess, der als Spaltung bekannt ist und auftritt, wenn ein schweres Element ein Neutron absorbiert und in zwei leichtere Elemente zerlegt. Dabei setzt das Element Energie frei. In einer kontrollierten Spaltungsreaktion kann diese Energie für verschiedene Aktivitäten genutzt und dazu gebracht werden, eine Kettenreaktion einzuleiten, die den Rest des spaltbaren Elements zum Zerfall anregt. Eine unkontrollierte Reaktion erzeugt eine Atombombe.
In einem Kernreaktor werden Brennstäbe aus einem spaltbaren Element in einen Moderator eingebracht, ein Material, das Neutronen verlangsamt, um die Spaltung zu fördern. Der Betreiber des Kernreaktors kann die Reaktion mit Hilfe von Kontrollstäben steuern, die aus Materialien hergestellt sind, die Neutronen absorbieren. Wenn die Stäbe mit dem Brennstoff in den Reaktorkern abgesenkt werden, absorbieren sie die Neutronen, verlangsamen oder stoppen den Spaltprozess, und wenn sie angehoben werden, ermöglichen sie den Brennstäben, die Neutronen zu absorbieren und zu spalten. In regelmäßigen Abständen werden die Brennstäbe verbraucht und müssen durch frischen Brennstoff ersetzt werden, während der verbrauchte Brennstoff sorgfältig entsorgt werden muss, um eine Verschmutzung zu vermeiden.
Der Kernreaktor benötigt auch ein Kühlmittel, um Wärme vom Reaktorkern abzuleiten. Wärme, ein Nebenprodukt der Spaltung, kann in der Tat das Ziel der Betreiber des Reaktors sein, da sie zur Stromerzeugung durch Erzeugung von Dampf verwendet werden kann, der Turbinen antreibt. Wenn ein Kernreaktor für wissenschaftliche Forschungen verwendet wird, kann die Wärme ein unerwünschtes Nebenprodukt sein, obwohl einige Reaktoren sowohl für die Forschung als auch für die Stromerzeugung ausgelegt sind, um maximale Effizienz zu erzielen.
Eine große Anzahl von Systemen ist an der Steuerung und Eindämmung eines Kernreaktors beteiligt. Das inhärente Risiko einer kontrollierten Reaktion besteht darin, dass die Reaktion außer Kontrolle geraten kann. Diesem Problem wird mit einer Vielzahl von Ausfallsicherungen und Sicherheitstechnologien begegnet, die den sicheren Betrieb des Reaktors gewährleisten sollen. Bei Kernreaktoren ereigneten sich relativ wenige schwere Unfälle, bei älteren Reaktoren mit unzureichender Unterstützungsinfrastruktur eher.