Definition der Kernenergie
Kernenergie ist die Energie, die bei Kernreaktionen freigesetzt wird. Sie entsteht durch die Umwandlung von Masse in Energie gemäß Einsteins berühmter Formel E = mc². In der Praxis wird Kernenergie hauptsächlich durch Kernspaltung gewonnen, während Kernfusion noch erforscht wird.¹
Grundprinzipien der Kernspaltung
Kernspaltung: Schwere Atomkerne (z.B. Uran-235) werden durch Neutronenbeschuss gespalten. Kettenreaktion: Bei der Spaltung werden neue Neutronen freigesetzt, die weitere Spaltungen auslösen. Energiefreisetzung: Bei jeder Spaltung wird Energie in Form von Wärme und Strahlung freigesetzt. ²
Aufbau eines Kernkraftwerks
Ein typisches Kernkraftwerk besteht aus folgenden Hauptkomponenten Reaktorkern: Enthält den Kernbrennstoff und kontrolliert die Kettenreaktion, Primärkreislauf: Führt die erzeugte Wärme ab, Dampferzeuger: Überträgt die Wärme auf den Sekundärkreislauf, Turbine und Generator: Wandeln die thermische Energie in elektrische Energie um und Kühlsystem: Sorgt für die Abfuhr der Restwärme.³
Arten von Kernreaktoren
Druckwasserreaktor (PWR): Am häufigsten verwendeter Reaktortyp weltweit. Siedewasserreaktor (BWR): Einfacheres Design, aber weniger verbreitet. Schwerwasserreaktor (PHWR): Nutzt Schwerwasser als Moderator. Schneller Brüter: Kann mehr spaltbares Material erzeugen als er verbraucht.
Kernbrennstoffkreislauf
1.Uranabbau und -aufbereitung 2.Anreicherung: Erhöhung des Anteils von spaltbarem U-235 3.Brennelementherstellung 4.Einsatz im Reaktor 5.Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente 6.Wiederaufarbeitung oder direkte Endlagerung
Vor- und Nachteile der Kernenergie
Vorteile sind Geringe CO2-Emissionen im Betrieb, Hohe Energiedichte des Brennstoffs und Zuverlässige Grundlastversorgung. Die Nachteile sind Risiko auf schwerer Unfälle (z.B. Tschernobyl, Fukushima),Langfristige Lagerung radioaktiver Abfälle und Hohe Investitionskosten.⁴
Sicherheitsaspekte
Mehrfache Sicherheitsbarrieren sind Brennstoffhülle, Reaktordruckbehälter und Containment diese werden mit Hilfe von 3 überwachungsarten überwunden diese sind, Reaktorschutzsystemen welche für eine Automatische Abschaltung bei Störfällen sorgen, Nachzerfallswärmeabfuhr welche Sicherstellen das die Kühlung auch nach Abschaltung weiter kühl sind und der Notfallschutz welcher eine Vorkehrungen für den Fall eines schweren Unfalls ist
Kernenergie weltweit
Es macht etwa 10% der weltweiten Stromerzeugung aus . Führende Länder sind USA, Frankreich, China, Russland sowie Südkorea. Es gibt Unterschiedliche nationale Strategien zum Ausbau oder der Beibehaltung der Kernenergie
Zukunftsperspektiven
Generation IV Reaktoren haben ein Fortschrittliche Designs für erhöhte Sicherheit und Effizienz. Kleine modulare Reaktoren kurz SMR sind Kompakte, vorgefertigte Reaktoren. Die Kernfusion ist eine Langfristige Forschung für eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle.⁵