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Kernreaktor Funktionsweise? - Einsicht in die Atomkraft

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Letztes Update am 22.10.2014, 14:13
Kernreaktoren sind die effektivsten, aber auch gefährlichsten Energieerzeuger in unserer Geschichte.

Sie sind vielleicht die größten selbst erschaffenen Feinde der Menschen, gleichzeitig sähe es ohne sie auf der Erde recht düster aus: Kernreaktoren sind und bleiben nach etlichen Vorfällen angsteinflößende Bauten. Nach den herausragenden Katastrophen in Tschnernobyl und Fukushima ist die Furcht auf ein erneutes Unglück enorm gestiegen, ganz besonders in Deutschland. Die Politik versucht derzeit nach und nach, in kleinen fortschreitenden Schritten, jeden einzelnen Atomreaktor vom Netz zu nehmen um so für eine "grüne" Energiewende zu sorgen. 

  • Ein Kernreaktor ist eine Baut, in der chemische Reaktionen stattfinden.
  • Genauer genommen handelt es sich bei diesen Reaktionen um gezielte Atomkernspaltungen.
  • Vom ausgehenden Uran bishin zum nutzbaren Energiestrom ist es ein langer Weg, der stets kontrolliert ablaufen muss.
  • Leider passierte es in der Vergangenheit, dass es zu Reaktorunglücken kam.
  • Wer damals beim Fall "Tschernobyl" oder "Fukushima" aufmerksam Nachrichten gesehen hat, hatte das Unglück direkt sichtbar vor dem Auge: Radioaktivität verseuchte viele Gebiete. Es sind Orte, die nicht einmal nach rund 20 Jahren wieder richtig bewohnbar sind.
  • Die Politik in Deutschland arbeitet auf eine Energiewende hin.
  • Das heißt aber noch lange nicht, dass beispielsweise Länder wie China etc. ebenfalls Interesse an einer Wende diesbezüglich haben.
  • Wann wird sich die gesamte Menschheit endlich von dieser gefährlichen Energiequelle loslösen?

Um die Funktionsweise eines Kernreaktors zu verstehen benötigen wir:

  • Ein kleines Basiswissen in den Fachrichtungen Chemie und Physik.
  • Ein bildliches Vorstellungsvermögen.

Was passiert in einem Kernreaktor?

Betrachten wir das Geschehen in einem Kernreaktor aus einem Kernkraftwerk einmal genauer:

  1. Im gesamten Inneren eines Reaktors befindet sich ein Atomkern vom Brennstofftyp Uran.
  2. Darüber hinaus schwebt auch ein Neutron im Körper des Kernreaktors.
  3. Dieser Neutron wird vom Kern des Urans mit niedriger Geschwindigkeit angezogen und absorbiert.
  4. Treffen ein Atomkern des Urans und ein Neutron aufeinander, so spaltet sich der Kern durch den Aufprall in meist zwei Teile auf.
  5. Durch die Wucht des Zusammenstoßes fliegen die neu erzeugten "Töchterkerne" in rasanter Geschwindigkeit auseinander.
  6. Bremst man diese Geschwindigkeit ab, so ensteht Wärme. Sozusagen hat man gerade durch diesen chemischen Vorgang Wärme erzeugt.
  7. Die Energie, welche dadurch erzeugt wurde, kann nun durch verschiedene Komponenten in Elektrizität umgewandelt werden. Besonders genutzt werden dabei beispielsweise Generatoren oder Turbinen.
  8. Das Abbremsen ist bei dieser Vorgehensweise unumgänglich! Wenn ein Neutron mit zu hoher Geschwindigkeit durch das Innere eines Reaktors schwebt, so ist es eher unwahrscheinlich, dass der Atomkern sowie das Neutron jemals aufeinander treffen werden.
  9. Hierzu, zum Bremsen der Neutronen, werden spezielle Moderatoren benötigt.
  10. Der Moderator oder auch die Bremse sind in den meisten Fällen der Wasserstoff oder auch der Kohlenstoff.
  11. Trifft ein Proton auf jeweils einen der oben genannten Moderatoren, so verlangsamt sich seine Geschwindigkeit, die entscheidend für die Kette der chemischen Reaktionen ist. Denn wir erwähnen es nochmal: Ist ein Proton zu schnell, so wird keine Spaltung des Atomkerns stattfinden!
  12. Dieses Prinzip wird kontinuierlich weiter geführt.
  13. Damit das aber gelingt, müssen die freigesetzten Neutronen eingefangen werden. Dafür sind sogenannte Steuerstäbe zuständig.
  14. Diese Steuerstäbe regeln außerdem die Kettenreaktionen.
  15. Das heißt: Es kann mehr als nur eine Kernspaltung auftreten. Des Weiteren können sich mehrere "Tochterkerne" im Inneren eines Kernreaktors befinden.
  16. Je mehr nukleare Reaktionen durchgeführt wurden, desto höher ist die dabei austretende und umwandelbare Energie.
  17. Um nun zu verhindern das durch diese chemischen Reaktionen Giftstoffe bzw. radioaktive Energie die Erde angreifen, baute man als Sicherheitsbewahrer sogenannte Kühltürme an die Außenfassade eines Kernreaktors.
  18. Bei sehr kritischen und auffallenden Kernspaltungen, welche nicht wie geplant ablaufen, können auch die Steuerstäbe erneut zum Einsatz kommen. Diese sind in der Lage die nukleare Reaktion komplett zu stoppen.
  19. Um diesen Stopp auszulösen, müssen die Steuerstäbe in das Innere des Atomkerns hineingefahren werden.
  20. Dies hat zur Folge, dass dann der gesamte Kernreaktor abgeschalten wird.

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