Kernspaltung

Kernspaltung
Kernenergie wird bei Kernreaktionen, insbesondere bei Kernspaltung und Kernfusion, freigesetzt. Als Kernspaltung
bezeichnet man eine Reaktion, bei der die Atomkerne zerfallen. Aus Kernenergie kann man in Kernkraftwerken
durch gesteuerte/induzierte Kettenreaktionen elektrischen Strom gewinnen. Während sich Kernfusionsreaktoren erst
im Forschungsstadium befinden, wird die Kernspaltung bereits seit den 1950er Jahren in Kernspaltungsreaktoren –
überwiegend unter Verwendung von Uran – im großen Maßstab eingesetzt.
Kernenergie, Kernkraft, Atomenergie, Atomkernenergie und Atomkraft sind synonyme Begriffe. Atomenergie und
Atomkraft werden bevorzugt von Atomkraftgegnern benutzt; Atomkernenergie wird im atomrechtlichen,
Kernenergie und Kernkraft im naturwissenschaftlichen und wirtschaftlichen Bereich benutzt.
Induzierte Kernspaltung
Bei der induzierten Kernspaltung dringt ein
Neutron in den Atomkern von schweren Uran-,
Thorium-, oder Plutonium-Isotopen, die
infolgedessen in mehrere leichtere Kerne
zerfallen. Die Differenz zwischen der Masse
des Ursprungkerns und der Summe der Massen
der Spaltprodukte wird dabei in kinetische
Energie umgesetzt. Pro Spaltung sind dies etwa
200 MeV. Bei jeder Spaltung werden auch 2-3
prompte Neutronen freigesetzt. Diese können
weitere Kernspaltungen induzieren und so zu
einer Kettenreaktion führen. Durch
radioaktiven Zerfall der Spaltprodukte
entstehen verzögerte Neutronen, die in einem
Kernreaktor eine gesteuerte Kettenreaktion
ermöglichen.
Die elektrische Energie wird in Kernkraftwerken indirekt erzeugt: Die Wärme, die bei der Kernspaltung entsteht,
wird auf ein Kühlmedium – etwa Wasser – übertragen, das dadurch erwärmt wird. Direkt im Reaktor oder indirekt
in einem Dampferzeuger entsteht Wasserdampf, der dann eine Dampfturbine antreibt.
Versorgung
In den Brennelementen der Kernreaktoren werden derzeit das Isotop 235U und in Mischoxid-Brennstäben zusätzlich
die Isotope 239Pu und 241Pu als Kernbrennstoff verwendet. Während in Schwerwasserreaktoren und in Brutreaktoren
Uran mit der natürlichen Isotopenverteilung von 99,3% 238U und 0,7% 235U verwendet werden kann, benötigen die
weit verbreiteten Leichtwasserreaktoren angereichertes Uran mit einem Anteil von bis zu etwa 6% 235U.
Uranerz wird sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gefördert. Das Erz wird gemahlen und das Uran
chemisch – üblicherweise als U308 – extrahiert. Anschließend wird das U308 in UF6 umgewandelt.
Wirtschaftliche Nutzung
Der Anteil an Kernkraft an der weltweiten Stromerzeugung beträgt etwa 16%. Dabei nehmen Litauen und
Frankreich mit fast 80% Anteil die Spitzenplätze ein. In Westeuropa wird etwa 30% des elektrischen Stroms mit
Hilfe von Kernenergie erzeugt, in Deutschland 28%, in der Schweiz knapp 40%.
Ende 2006 sind 210 Kernkraftwerke mit 435 Reaktorblöcken mit einer Gesamtleistung von 367 GW in 31 Ländern
in Betrieb. Zwei Drittel der Gesamtleistung werden in den USA (103 Reaktoren), Frankreich (59), Japan (55) und
Deutschland (17) erzeugt. Von den 135 Kernkraftwerken, die in Westeuropa stehen (124 GW), befinden sich die
meisten in Frankreich und Großbritannien (19).
In Europa nutzen 18 Länder die Kernenergie. Österreich und Italien haben den Ausstieg aus der Kernenergienutzung
vollzogen, Belgien, Deutschland und Schweden haben ihn beschlossen, Spanien erwägt ihn.
Weltweit befinden sich in zwölf Ländern insgesamt 28 Kernkraftwerke in Bau, darunter eines in Finnland (Standort
Olkiluoto) als einzigem westeuropäischen Land (Stand 2006).
Vergleich mit fossilen Brennstoffen (Treibhauseffekt)
Kernkraftwerke erzeugen im Betrieb zwar kein CO2, doch ist grundsätzlich mit CO2-Freisetzungen zu rechnen. Die
freigesetzte CO2-Menge ist allerdings bei Kernkraftwerken um viel geringer als bei Erzeugung der gleichen
Strommenge mittels konventioneller (fossil gefeuerter) Kraftwerke. Kernkraftwerke können daher effektiv zur
Bekämpfung des Treibhauseffektes eingesetzt werden. Annähernd gleich hohe CO2-Reduktionsfaktoren können
theoretisch mit Windkraft- und Wasserkraftwerken erreicht werden. Andere erneuerbare Energien, insbesondere die
Photovoltaik, erreichen allerdings deutlich kleinere CO2-Reduktionsfaktoren.
In Deutschland reduzieren die Kernkraftwerke die CO2-Emissionen jährlich um etwa 150 Millionen t (gegenüber
Steinkohle gerechnet); Gesamtemissionen 858 Millionen t, davon 337 Millionen t durch die Energieerzeugung
(Werte für das Jahr 2000).
Paolo Camassa, Franca Quartapelle, 2007
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Die Nutzung der Kernenergie zur Erzeugung von elektrischem Strom wird von der Anti-Atomkraft-Bewegung
abgelehnt. Der Betrieb von Kernkraftwerken sowie deren Ver- und Entsorgung haben Sicherheitsrisiken
verschiedener Art. Der Uranbergbau in der ehemaligen DDR hat zahlreiche Krebserkrankungen der Anlieger und
Arbeiter zur Folge gehabt.
Paolo Camassa, Franca Quartapelle, 2007
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