Wir basteln ein Kernkraftwerk

Kernenergie ist besonders in Deutschland stark umstritten. Wo aber die Gefahren liegen ein Kernraftwerk zu betreiben ist den meisten nur wenig bekannt. Überhaupt weiß kaum jemand, so hat eine ausdrücklich nicht repräsentative Umfrage des Fellow Passenger ergeben, wie so ein Kernkraftwerk eigentlich funktioniert. Deswegen haben wir uns beim AKW Grundremmingen einmal selbst erkundigt.

Ein Atomkraftwerk ist im Prinzip eine Dampfmaschine. Die Idee ist, an einer Stelle infernalische Hitze zu erzeugen, dadurch Wasser in Dampf zu verwandeln und durch den starken Druck der dabei entsteht eine Turbine anzutreiben, an der ein Dynamo hängt. Soweit besteht zu einem Kohlekraftwerk kein Unterschied.

Der Unterschied besteht darin, wie die Hitze zustande kommt. Der Trick ist, man nimmt einige Atome wie Uran-235, die mehr oder auch weniger Neutronen als Protonen im Kern haben und deswegen von alleine zerfallen. Weil sie von alleine zerfallen muß man sie künstlich herstellen.

Man füllt dann ein Metallrohr mit natürlichem Uran das man in Bergwerken findet und mischt etwa ein Prozent Uran-235 darunter. Das nennt man Brennstab.

Sobald eines dieser Uran-253-Atome zerfällt. fliegen mit ziemlichen Karacho die ganzen überschüssigen Neutronen raus. Wenn so ein Neutron in die richtige Richtung fliegt, kann es den Kern eines anderen Atoms treffen und versucht es sich dort gemütlich machen. Stattdessen gerät dort aber alles aus dem Gleichgewicht und das Atom fällt auseinander. Dabei setzt es gleich mehrere Neutronen in die Landschaft. Die fliegen wieder auf die Atome in der Nähe und alles geht von vorne los. Das heißt Kettenreaktion. Das passiert aber nur unter bestimmten Bedingungen.

So ein Atom ist praktisch hohl. Wäre der Kern so groß wie die münchner Altstadt wären die Elektronen davon soweit weg wie Hannover. Damit ein Neutron tatsächlich mal einen Kern trifft müssen genügend Atome aufeinander sitzen. Das nennt man eine kritische Masse. Ohne die geht gar nichts.

Es ist auch so, daß nur langsame Neutronen es schaffen sich in einem fremden Atomkern breit zu machen. Wenn sie zu schnell sind passiert nichts.

Wenn ein Atom zerfällt fliegen die Neutronen mit einem ganz schönen Karacho durch die Gegend. Das kann man für eine Kettenreaktion gar nicht brauchen. Darum nimmt man viele Brennstäbe, die zusammen eine kritische Masse bilden und schiebt etwas dazwischen was die Neutronen bremst. So eine Bremse bezeichnet man als Moderator. Das ist etwas irreführend, weil die Bremse ja nur die Neutronen bremst. Für die Kettenreaktion ist das aber eigentlich das Gaspedal. Die Anwesenheit des Moderators zwischen den Brennstäben bringt die Kettenreaktion in Schwung.

Der Moderator ist die heikle Sache an Atomreaktoren, denn mit ihm wird alles kontrolliert. Verschiedene Materialien bremsen Neutronen unterschiedlich stark. Luft praktisch gar nicht. Wasser und Graphit sehr gut.

Graphit ist weltweit als Moderator recht beliebt, weil in solchen Reaktoren außer Strom auch Plutonium entsteht, aus dem man Atombomben bauen kann. Um eine Kettenreaktion in Gang zu halten ohne das sie aus dem Ruder läuft ist Graphit aber nicht so gut. Man muß nämlich die Brennstäbe andauernd in den Graphitblock rein und wieder herausfahren, damit die Reaktion in Gang bleibt, aber auch nicht außer Kontrolle gerät. Wenn die Brennstäbe mal etwas zu lange im diesem Graphitklotz bleiben, fangen sie an zu schmelzen, verkeilen sich im Graphit, der anfängt an zu brennen. Dann ist nichts mehr zu machen. Die Kettenreaktion läuft weiter und nichts kann sie stoppen. Dieses Inferno nennen die Ingenieure Kernschmelze. Das ist in Tchernobyl passiert.

Erheblich besser geeignet ist Wasser. Das hängt damit zusammen, daß Wasser Blasen wirft, sobald es kocht. Wasserdampf aus dem die Blasen bestehen sind als Neutronenbremse so schlecht geeignet wie Luft. Wenn das Wasser im Reaktor so heiß wird, daß es zu kochen anfängt werden die Neutronen durch die vielen Dampfblasen nicht mehr gebremst. Die Kettenreaktion lässt also zwangsläufig von alleine nach. Damit sinkt auch die Hitze, so daß das Wasser aufhört zu kochen. In vielen Ländern werden diese Reaktoren aber nicht so gerne verwendet, weil man aus den verbrauchten Brennstäben keine Atombomben bauen kann.

Das große Problem ist bei beiden Ansätzen das was übrig bleibt. Denn bis jetzt ist niemandem etwas besseres eingefallen den radioaktiven Abfall in Glasbrösel zu gießen, damit es nicht mehr wasserlöslich ist, diese mit Beton in Metallrohre zu gießen und irgendwo abzustellen.