Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?

Blick in ein Brennelementlager Die Stromerzeugung aus Kernkraft nutzt die Energiefreisetzung bei der Spaltung von Uran-Atomkernen. Der große Vorteil der Kernenergie ist ihre hohe Energiedichte und die Stromerzeugung ohne Ausstoß von Kohlendioxid.

Vorräte reichen 200 Jahre

Uran ist ein in Erzen eingebettetes Schwermetall, das relativ gleichmäßig über die Erde verteilt lagert und sich bergmännisch abbauen lässt. Die heute bekannten Uranvorräte auf der Erde reichen bei gegenwärtigem Verbrauch und heute verfügbarer Technologie noch rund 200 Jahre. Der große Vorzug des Urans ist sein überaus hoher Energiegehalt.

Energiegehalt im Vergleich Hoher Energiegehalt

Ein Kilogramm Natururan enthält ebenso viel Energie wie 12.600 Liter Erdöl oder 18.900 Kilogramm Steinkohle. Uran besteht zu etwa 0,7 Prozent aus spaltbarem Uran-235, der Rest ist nichtspaltbares Uran-238. Damit das Uran in einem Kernkraftwerk eingesetzt werden kann, muss der Uran-235-Anteil durch die so genannte Anreicherung auf drei bis fünf Prozent angehoben werden. Das angereicherte Uran wird dann in Tablettenform, so genannte Pellets, gepresst und in röhrenförmige Brennstäbe aus einem besonders widerstandsfähigen Werkstoff gefüllt. Die Brennstäbe werden schließlich zu Brennelementen gebündelt und in Reaktoren eingesetzt.

Kernspaltung

Im Reaktor eines Kernkraftwerks geschieht nichts Geheimnisvolles. Vielmehr macht sich der Mensch hier, genauso wie in anderen Kraftwerken, natürliche Vorgänge technisch nutzbar. Wenn Neutronen mit relativ geringer Geschwindigkeit auf einen Uran-235-Kern treffen, entsteht dabei zunächst Uran 236, das in zwei radioaktive Spaltprodukte zerfällt, die wiederum mit hohem Tempo auseinander fliegen, um anschließend von anderen Atomen in der Umgebung abgebremst zu werden. Aus dieser Bewegungsenergie wird durch die Abbremsung verwertbare Wärme für die Stromerzeugung.

Neutronen leiten weitere Spaltvorgänge ein

Bei jeder Spaltung entstehen zudem zwei bis drei neue Neutronen, die weitere Spaltvorgänge einleiten. Hierdurch entsteht eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion. Das Ganze funktioniert jedoch nur dann, wenn es gelingt, die schnellen Neutronen abzubremsen, damit sie einen weiteren Urankern treffen können. Als Neutronenbremse – die Fachleute nennen sie Moderator – eignet sich Wasser. Mit dessen Hilfe verlangsamt sich die Geschwindigkeit der Neutronen auf das für die Spaltung richtige Maß.

Animationen und virtueller Rundgang

Die Sicherheitsüberprüfungen der Reaktor-Sicherheitskommission vom Frühjahr 2011 und die Prüfberichte des EU-Stresstests haben den deutschen Kernkraftwerken eine hohe Robustheit bescheinigt. Sicherheit hat für RWE höchste Priorität. Mit dem virtuellen Rundgang durch ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor können Sie einen Blick ins Reaktorgebäude und Maschinenhaus werfen. Die vier Animationen vertiefen den Einblick in die Funktionsweise von Kernkraftwerken.

Virtueller Rundgang durch ein Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor

Animation: Was ist Uran?

Animation: Wie funktioniert ein Siedewasserreaktor?

Animation: Was ist die Funktion der Steuerstäbe?

Animation: Was ist eine Kernspaltung?