Grundlagen der
Kernspaltung
In einem heutigen Kernkraftwerk wird Uran 235 mit Hilfe von Neutronen
gespalten, um dadurch Energie zu gewinnen. Das Problem ist, daß man U-235
braucht. Das natürliche Uran besteht aus U-234, U-235 und U-238. Von 1000
Uranatomen sind 993 U-238 Kerne und 7 U-235. Das entspricht einem U-235 Anteil
von 0,7 %. Da die langsamen Neutronen nur U-235 spalten, muß U-238 mit U-235
angereichert werden. Dieses geschieht z.B. in einer Gaszentrifuge. Hier erhöht
man den U-235 Gehalt, um mehr spaltbares Material zu erhalten.
Bei der Spaltung von U-235 beschießt man einen U-235 Kern. Dabei
entsteht ein Zwischenkern, der aber instabil ist, und in mehrere Bruchstücke
zerfällt. Dabei entstehen auch zwei neue Neutronen. Doch diese Neutronen sind
zu schnell, um die restlichen Kerne zu spalten. Deshalb müssen die Neutronen
gebremst werden. Dies geschieht durch einen Moderator, der z.B. Kohlenstoff,
chemisch reines Wasser oder Berillium sein kann. Heutzutage wird nur noch
chemisch reines Wasser dafür benutzt, weil man es gleichzeitig als Kühlmittel
einsetzen kann. Dieser Moderator bremst die Neutronen sehr stark ab.
Dieses läuft in einem Kernreaktor, in Form einer Kettenreaktion ab.
Beschießt man ein Stück U-235 mit einem Neutron, spaltet dieses irgendwo einen
ersten Kern, der wiederum zwei Neutronen ausstößt. Diese spalten weitere Kerne,
welche wiederum 4-5 Neutronen freisetzen. Wenn diese Neutronen wiederum auf
benachbarte Atome stoßen und diese zertrümmern, entstehen 8-12 Neutronen. Diese
spalten wieder Kerne, wobei sehr viel Energie freigesetzt wird. Dieser Vorgang
setzt sich immer weiter fort und in Sekunden wächst die Zahl der gespaltenen
Kerne und damit die Energiegewinnung. Diesen Vorgang nennt man Kettenreaktion.
In einem Kernkraftwerk wird diese Kettenreaktion mit Regelstäben
reguliert. Diese Regelstäbe bestehen meistens aus Boral. Mit den Regelstäben
kann man die Kettenreaktion genau regulieren. Bei einem Unfall können die
Regelstäbe in den Kernreaktor fallen gelassen werden, und so würde man die
Kettenreaktion sofort unterbrechen.
Im Kernreaktor entsteht durch Kernspaltung Hitze, die Wasser im
Dampferzeuger zu Wasserdampf verwandelt. Damit wird die Dampfturbine mit dem
angeschlossenen Generator betrieben. Daraus entsteht elektrischer Strom.
Bei einer Kettenreaktion mit U-235 entsteht auch ungewollt Plutonium,
welches sich z.B. in den Kühlanlagen absetzt. Plutonium ist ein g-Strahler, der eine sehr
lange Halbwertzeit hat. Wenn ein Kernkraftwerk ausgedient hat, muß jedes Rohr
in Glas eingegossen werden, weil das Plutonium überall ist (Kühlkreislauf).
Plutonium ist für den Menschen in hohem Masse schädlich.
