In einem Kernreaktor läuft eine kontrollierte Kettenreaktion ab.
Das angereicherte Uran wird in Stäben in den Reaktor gebracht, jeder einzelne Brennstab hat unterkritische Masse.
Als Moderator wird das Wasser benutzt, das der Reaktor im Kernkraftwerk erwärmen soll.
Um die Anzahl der Neutronen zu kontrollieren, werden Regelstäbe zwischen die Uranstäbe geschoben.
Diese Regelstäbe enthalten Bor oder Cadmium, welche auftreffende Neutronen in ihren Atomkern aufnehmen und somit "aus dem Verkehr ziehen".
Die Regelstäbe werden nun soweit zwischen die Brennstäbe (=Uranstäbe) geschoben, dass von den bei einer Spaltung freiwerdenden Neutronen nur wieder - im Durchschnitt - eines eine weitere Spaltung auslöst.
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| Prinzip |
Brennelemente
(Beim Einbau) |
Druckbehälter
(Beim Einbau) |
Wechsel eines
Brennelements |
Der erste Versuchsreaktor lief 1942 in Chicago.
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Ein Sicherheitsaspekt ist, dass man um die radioaktiven Spaltprodukte mehrere Sicherheitsbarrieren anbringt:
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Brennelement-
Hüllrohr |
Reaktor-
Druckgefäss |
Biologischer
Schild |
Containment |
Reaktorgebäude |
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Weitere Sicherheitsaspekte sind, dass sämtliche sicherheitsrelevanten Anlagenteile mehrfach vorhanden sind (Redundanz) und dass für kritische Anlagenteile wie z.B. die Steuerung der Regel- und Abschaltstäbe verschiedene Techniken eingesetzt werden (Diversität).
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Ein Problem bei der Reaktorsicherheit ist die Nachzerfallswärme. Die im Reaktor
entstehenden Spaltprodukte sind derart hoch radioaktiv, dass ihre radioaktive Strahlung einen beträchtlichen Anteil
an der Wärmeerzeugung des Reaktors hat. Die Kettenreaktion als Wärmequelle läßt sich abschalten, die Wärmequelle der
Spaltprodukte jedoch nicht. Deshalb muss auch ein abgeschalteter Reaktor gekühlt werden.
Anmerkung: Das Kühlen des Reaktors ist keine zusätzliche Aufgabe. Der Reaktor wurde ja nur deswegen gebaut, damit er im
Betrieb gekühlt werden kann (= Wärme an das Wasser abgibt).
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