Nach dem Abschalten eines atomaren Reaktors wird zwar die Kernspaltung unterbunden, aber der radioaktive Zerfall der bei der Kernspaltung entstandenen Spaltprodukte dauert an. Nach einer Stunde macht dies noch etwa ein Prozent der thermischen Leistung des Reaktors aus. Im Falle des Schweizer Atomkraftwerks Mühleberg sind das 36 Megawatt, und auch nach zehn Tagen hat die sogenannte Nachzerfallswärme noch eine Leistung von über 7 Megawatt. Das entspricht 3600 Heizlüftern mit einer Leistung von 2 Kilowatt – die in einem Raum von der Größe eines Schlafzimmers aufgestellt sind. Knapp zehn Tonnen Wasser verdampfen bei dieser Leistung – pro Stunde. Dieses Kühlmittel muss deshalb auch nach dem Abschalten noch für längere Zeit kontinuierlich dem Reaktorkern zugeführt werden. Wird diese Kühlung unterbrochen, droht die Kernschmelze. Ist sämtliches Kühlwasser verdampft, beginnen sich die Brennelemente sehr schnell aufzuheizen. Nach einigen Stunden schmilzt der Brennstoff, der Reaktorkern ist zerstört. Dabei kann hochradioaktives Material entweichen und Mensch und Umwelt gefährden. Ein solcher Unfall wird als Super-GAU bezeichnet.

Siedewasserreaktor

  • Siedewasserreaktor

    Beim Siedewasserreaktor gibt es im Gegensatz zum Druckwasserreaktor keine zwei Wasserkreisläufe. Der Dampf wird vom Reaktordruckgefäß direkt zu den Turbinen geleitet. Der Dampf enthält deshalb Spuren kurzlebiger radioaktiver Stoffe, die aber nach wenigen Minuten abklingen.

Druckwasserreaktor

  • Druckwasserreaktor

    Der Druckwasserreaktor (in der Schweiz die Reaktoren in Beznau und Gösgen) besteht aus zwei Wasserkreisläufen. Die Erhitzung des primären Wasserkreislaufes geschieht im Reaktordruckbehälter, der sich im Reaktorgebäude befindet. Dort wird unter hohem Druck Wasser erhitzt, ohne dass es siedet. Das erhitzte Wasser wird zur Erhitzung eines zweiten Wasserkreislaufs verwendet, dessen Wasser verdampft. Der Dampf dient dem Antrieb von Turbinen. Die Turbinen für die Stromerzeugung befinden sich im Maschinenhaus. Über dem Kühlturm, dem Wahrzeichen eines Kernkraftwerkes, tritt die feuchte, warme Luft aus.

Geologisches Tiefenlager

  • Geologisches Tiefenlager

    Zu einem geologischen Tiefenlager gehören sowohl die Oberflächen-Anlage als auch die in mehreren hundert Metern Tiefe im Wirtgestein liegende Anlage, in der die radioaktiven Abfälle in Stollen oder Kavernen mithilfe passiver Sicherheitsbarrieren [siehe auch Geologische Barriere] dauerhaft von Mensch und Umwelt isoliert werden.

Castorbehälter

  • Castorbehälter

    Behälter zur Aufbewahrung und zum Transport radioaktiven Materials. Castor ist ein geschützter Name der Gesellschaft für Nuklear-Service (GNS). Ein gefüllter Castorbehälter wiegt 110 bis 125 Tonnen. Die Herstellung eines Castorbehälters kostet rund 1,5 Millionen Franken. Zur Aufbewahrung radioaktiver Materialien werden auch noch andere Behälter benutzt. Alle müssen aber dieselben technischen Anforderungen erfüllen. Sie weisen beispielsweise mehrere Druckräume auf.

Kernkraft in Europa

  • Kernkraft in Europa

    (Quelle: Wikipedia, Kernenergie nach Ländern, Liste der Kernkraftwerke (Stand: 25.2.2015)

Kernschmelze

  • Kernschmelze

    Nach dem Abschalten eines atomaren Reaktors wird zwar die Kernspaltung unterbunden, aber der radioaktive Zerfall der bei der Kernspaltung entstandenen Spaltprodukte dauert an. Nach einer Stunde macht dies noch etwa ein Prozent der thermischen Leistung des Reaktors aus. Im Falle des Schweizer Atomkraftwerks Mühleberg sind das 36 Megawatt, und auch nach zehn Tagen hat die sogenannte Nachzerfallswärme noch eine Leistung von über 7 Megawatt. Das entspricht 3600 Heizlüftern mit einer Leistung von 2 Kilowatt – die in einem Raum von der Größe eines Schlafzimmers aufgestellt sind. Knapp zehn Tonnen Wasser verdampfen bei dieser Leistung – pro Stunde. Dieses Kühlmittel muss deshalb auch nach dem Abschalten noch für längere Zeit kontinuierlich dem Reaktorkern zugeführt werden. Wird diese Kühlung unterbrochen, droht die Kernschmelze. Ist sämtliches Kühlwasser verdampft, beginnen sich die Brennelemente sehr schnell aufzuheizen. Nach einigen Stunden schmilzt der Brennstoff, der Reaktorkern ist zerstört. Dabei kann hochradioaktives Material entweichen und Mensch und Umwelt gefährden. Ein solcher Unfall wird als Super-GAU bezeichnet.

Linear-No-Treshold-Model (LNT)

  • Das Linear-No-Threshold-Modell

    Aufgrund der im Labor bestätigten Erkenntnis, dass es grundsätzlich keine noch so niedrige Strahlendosis gibt, die als unschädlich bezeichnet werden kann, geht man davon aus, dass es, mit null beginnend, einen linearen Zusammenhang zwischen Strahlendosis und Krebsrisiko gibt: Je höher die Dosis, desto höher das Risiko. Die heute geltenden Grenzwerte fußen auf dem LNT-Modell.

Alpha-, Beta- und Gammastrahlung

  • Alpha-, Beta- und Gammastrahlung

    Alphastrahlung
    Alphastrahlung ist eine ionisierende Strahlung. Die Reichweite beträgt in der Luft nur zehn Zentimeter, schon ein Blatt Papier reicht als Abschirmung. Gelangen Radionuklide , die Alphastrahlung emittieren (d. h. in die Luft ablassen), etwa durch Nahrung oder die Atemwege in den Körper, sind sie ungleich gefährlicher. Typische Alphastrahler sind Uran und Thorium sowie deren Zerfallsprodukte Radium und Radon. Ein Beispiel ist Radium-226 .

    Betastrahlung
    Betastrahlung ist eine Teilchen-Strahlung mittlerer Intensität. Die Reichweite beträgt je nach Radionuklid in der Luft bis zu acht Metern, zur Abschirmung genügen in der Regel einige Millimeter Aluminiumblech oder Beton. Typische Betastrahler sind Iod-131 und Strontium-90, die beide bei atomaren Unfällen freigesetzt werden. Betastrahlung kann die Haut durchdringen. Im Körper reichert sich Iod-131 in der Schilddrüse an, Strontium-90 wird in die Knochen eingebaut. Beides kann zu schweren Krebserkrankungen führen.

    Gammastrahlung
    Gammastrahlung ist eine dem sichtbaren oder ultravioletten Licht vergleichbare, aber wesentlich energiereichere elektromagnetische Strahlung. Sie entsteht etwa nach einem Alpha- oder Betazerfall eines Teilchens, wenn noch ein Überschuss an Energie vorhanden ist. Die Reichweite von Gammastrahlung beträgt in der Luft mehrere hundert Meter. Sie durchdringt auch den menschlichen Körper. Zur Abschirmung ist dicker Beton oder Wasser nötig.

Kernfusion

  • Kernfusion

    Bei der Kernfusion verschmelzen in einer Kettenreaktion zwei Atomkerne zu einem neuen Kern. Es ist dieser Prozess, der auch die Sonne in einen leuchtenden Stern verwandelt. Konkret verschmelzen bei extrem hohen Temperaturen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu einem Heliumkern. Dies unter Freisetzung eines Neutrons und Energie. Diese Fusionsreaktion ist die Ursache für die Zerstörungskraft von Wasserstoffbomben. Seit Jahrzehnten experimentieren Forscher damit, sich dieses unglaubliche Energiepotenzial zunutze zu machen. Bislang verbrauchten die Kernfusionsversuche mehr Energie, als sie einbrachten. In Südfrankreich befindet sich der Fusionsreaktor Iter im Bau, der ab 2020 im großen Umfang Informationen über die weitere Entwicklung dieser Technologie geben soll. An dem 16 Milliarden Euro teuren Experiment sind zahlreiche Länder beteiligt. Es ist eine offene Frage, ob die Kernfusion tatsächlich einmal Strom für den Massenkonsum bringen kann. Auf jeden Fall wird dies noch Jahrzehnte dauern.

Entwicklung der Kraftwerks-Generationen

  • Entwicklung der Kraftwerks-Generationen

    Die ersten kommerziellen Kernkraftwerke gingen zwischen 1956 und 1965 ans Netz. Sie zählen zu den Kernkraftwerken der ersten Generation. Ihre elektrische Leistung war noch meist unter 200 MW. Die in Europa geläufigen Kraftwerke entstammen der zweiten Generation und sind meist Druckwasserreaktoren. Die Mehrheit von ihnen wurde vor dem Reaktorunglück von Tschernobyl in Betrieb genommen. Die Generation 3 ist eine evolutionäre Weiterentwicklung der zweiten Generation. Die Weiterentwicklung betrifft vor allem die sogenannt passiven Sicherheitssysteme. So wurde der Boden unter dem Reaktordruckbehälter sowie das Reaktorgebäude deutlich verstärkt – wie dies in Olkiluoto in Finnland der Fall ist. Auf der gleichen Technik basieren auch die Kernkraftwerke der Generation 3+. Die Kernkraftwerke der 4. Generation werden noch entwickelt. Sie könnten Natrium (Salz) statt Wasser als Kühlmittel verwenden, eine Betriebstemperatur von 1000 Grad (statt 300 Grad) erreichen, und statt Uran könnten sie Thorium sowie Plutonium als Brennstoff nutzen. Die Konzepte liegen schon lange vor, eine Realisierung ist nicht in Sicht. Zur 4. Generation könnten aber auch kleine Modulreaktoren gehören, die in den USA im Gespräch sind. Bei Modulreaktoren besteht ein Kernkraftwerk nicht aus einem großen, sondern aus mehreren kleinen Reaktoren. Bei der Wartung, einer Inspektion oder dem Ausfall eines Reaktors liefern die anderen Reaktoren weiterhin Energie.