Wie ein Kernreaktor funktioniert

Es gibt verschiedene Arten von Kernreaktoren, die jedoch alle einige gemeinsame Merkmale aufweisen. Alle verfügen über einen Vorrat an radioaktiven Brennstoffpellets – in der Regel Uranoxid -, die in Rohren angeordnet sind und im Reaktorkern Brennstäbe bilden.

Der Reaktor verfügt außerdem über die bereits erwähnten Steuerstäbe – aus neutronenabsorbierendem Material wie Cadmium, Hafnium oder Bor -, die in den Kern eingesetzt werden, um die Reaktion zu steuern oder anzuhalten.

Ein Reaktor hat auch einen Moderator, eine Substanz, die die Neutronen verlangsamt und hilft, den Spaltprozess zu kontrollieren. Die meisten Reaktoren in den Vereinigten Staaten verwenden normales Wasser, aber Reaktoren in anderen Ländern verwenden manchmal Graphit oder schweres Wasser, in dem der Wasserstoff durch Deuterium ersetzt wurde, ein Wasserstoffisotop mit einem Proton und einem Neutron. Ein weiterer wichtiger Teil des Systems ist ein Kühlmittel – wiederum in der Regel gewöhnliches Wasser -, das die Wärme aus dem Reaktor aufnimmt und weiterleitet, um Dampf für den Antrieb der Turbinen zu erzeugen und den Reaktorkern zu kühlen, damit er nicht die Temperatur erreicht, bei der Uran schmilzt (ca. 6.900 Grad Fahrenheit oder 3.815 Grad Celsius). (Wir werden später in diesem Artikel erklären, warum eine Kernschmelze eine sehr schlimme Sache ist.)

Schließlich wird ein Reaktor von einem Sicherheitsbehälter umschlossen, einer großen, schweren Struktur, die normalerweise mehrere Meter dick ist und aus Stahl und Beton besteht, die radioaktive Gase und Flüssigkeiten im Inneren hält, wo sie niemanden verletzen können.

Es gibt eine Reihe verschiedener Reaktorkonzepte, aber in den Vereinigten Staaten sind etwa zwei Drittel der Reaktoren Druckwasserreaktoren (DWR). In einem Druckwasserreaktor wird das Wasser in Kontakt mit dem Kern gepumpt und dann unter Druck gehalten, damit es sich nicht in Dampf verwandeln kann. Das unter Druck stehende Wasser wird dann mit einem zweiten Vorrat an drucklosem Wasser in Berührung gebracht, das sich in Dampf verwandelt, um die Turbinen anzutreiben. Bei dem verbleibenden Drittel der Reaktoren in den Vereinigten Staaten handelt es sich um Siedewasserreaktoren (BWR). Bei den Siedewasserreaktoren wird das Wasser, das direkt mit dem Reaktorkern in Berührung kommt, in Dampf umgewandelt, um Strom zu erzeugen.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns mit den potenziellen Risiken befassen, die von Kernreaktoren ausgehen, und wie diese zu bewerten sind.