7 Fragen zu Kernkraftwerke

Mit Stand 2021 gibt es weltweit etwa 440 kommerzielle Kernkraftwerke in Betrieb. Diese Zahl kann sich jedoch ändern, da neue Kraftwerke gebaut werden und ältere stillgelegt werden. Für die aktuellsten Informationen empfiehlt es sich, die Daten der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) zu konsultieren: [IAEA Power Reactor Information System (PRIS)](https://pris.iaea.org/PRIS/home.aspx).

Sowohl Kohlekraftwerke als auch Kernkraftwerke sind Wärmekraft. Sie erzeugen Strom durch die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. In Kohlekraftwerken wird die Wärme durch die Verbrennung von Kohle erzeugt, während in Kernkraftwerken die Wärme durch nukleare Fission erzeugt wird.

Kernkraftwerke bieten mehrere Vorteile, die sie zu einer attraktiven Option für die Energieerzeugung machen: 1. **Geringe CO2-Emissionen**: Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas erzeugen Kernkraftwerke während des Betriebs nahezu keine CO2-Emissionen, was sie zu einer umweltfreundlicheren Option im Kampf gegen den Klimawandel macht. 2. **Hohe Energieeffizienz**: Kernkraftwerke können große Mengen an Energie aus einer relativ kleinen Menge an Brennstoff erzeugen. Ein Kilogramm Uran kann etwa so viel Energie liefern wie mehrere tausend Tonnen Kohle oder Öl. 3. **Zuverlässigkeit**: Kernkraftwerke können kontinuierlich große Mengen an Strom erzeugen und sind weniger von Wetterbedingungen abhängig als erneuerbare Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie. 4. **Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen**: Durch den Einsatz von Kernenergie kann die Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen verringert werden, was die Energiesicherheit eines Landes erhöhen kann. 5. **Platzsparend**: Im Vergleich zu erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarparks benötigen Kernkraftwerke weniger Platz, um die gleiche Menge an Energie zu erzeugen. 6. **Technologische Fortschritte**: Neue Generationen von Kernreaktoren, wie z.B. die sogenannten "Small Modular Reactors" (SMRs), versprechen noch sicherer und effizienter zu sein und könnten die Akzeptanz und Verbreitung der Kernenergie weiter erhöhen. Trotz dieser Vorteile gibt es auch Herausforderungen und Risiken, die mit der Nutzung von Kernenergie verbunden sind, wie z.B. die Entsorgung von radioaktivem Abfall, das Risiko von Unfällen und die hohen Kosten für den Bau und die Stilllegung von Kernkraftwerken.

Kernkraftwerke erzeugen während des Betriebs im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas geringe CO2-Emissionen.

Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke sind zwei verschiedene Arten von Kraftwerken, die zur Erzeugung von elektrischer Energie dienen, jedoch unterschiedliche Technologien und Rohstoffe nutzen. **Kohlekraftwerke:** - **Brennstoff:** Kohle wird als Hauptbrennstoff verwendet. - **Funktionsweise:** Die Kohle wird verbrannt, um Wärme zu erzeugen, die Wasser in Dampf umwandelt. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist, um Strom zu erzeugen. - **Emissionen:** Kohlekraftwerke produzieren CO2 und andere Schadstoffe, was zu Umweltbelastungen und Klimawandel beiträgt. - **Energieeffizienz:** In der Regel haben sie eine niedrigere Energieeffizienz im Vergleich zu modernen Technologien. **Kernkraftwerke:** - **Brennstoff:** Uran oder Plutonium wird als Brennstoff verwendet. - **Funktionsweise:** In einem Kernreaktor findet eine Kernspaltung statt, bei der große Mengen an Wärme freigesetzt werden. Diese Wärme wird genutzt, um Wasser in Dampf zu verwandeln, der dann eine Turbine antreibt, um Strom zu erzeugen. - **Emissionen:** Kernkraftwerke produzieren während des Betriebs keine CO2-Emissionen, jedoch gibt es Bedenken hinsichtlich der Entsorgung von radioaktivem Abfall und der Sicherheit. - **Energieeffizienz:** Sie haben in der Regel eine höhere Energieeffizienz und können große Mengen an Energie erzeugen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kohlekraftwerke fossile Brennstoffe nutzen und mit höheren Emissionen verbunden sind, während Kernkraftwerke auf nuklearer Energie basieren und weniger direkte Emissionen verursachen, jedoch andere Umwelt- und Sicherheitsrisiken mit sich bringen.

Reaktoren in Kernkraftwerken werden in der Regel durch ein Kühlsystem gekühlt, das Wärme vom Reaktorkern abführt. Es gibt verschiedene Methoden zur Kühlung, abhängig vom Reaktortyp: 1. **Wassergekühlte Reaktoren**: - **Druckwasserreaktoren (PWR)**: Verwenden Wasser unter hohem Druck als Kühlmittel und Moderator. Das Wasser zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Dampferzeuger, wo Dampf für die Turbinen erzeugt wird. - **Siedewasserreaktoren (BWR)**: Das Wasser im Reaktorkern siedet direkt und erzeugt Dampf, der die Turbinen antreibt. 2. **Gasgekühlte Reaktoren**: - Verwenden Gase wie Kohlendioxid oder Helium als Kühlmittel. Das Gas zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Wärmetauscher, der Dampf für die Turbinen erzeugt. 3. **Schwerwasserreaktoren (CANDU)**: - Verwenden schweres Wasser (Deuteriumoxid) als Kühlmittel und Moderator. Das schwere Wasser zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Dampferzeuger. 4. **Flüssigmetallgekühlte Reaktoren**: - Verwenden flüssige Metalle wie Natrium oder Blei als Kühlmittel. Das flüssige Metall zirkuliert durch den Reaktorkern, nimmt die Wärme auf und überträgt sie an einen Wärmetauscher. 5. **Salzgekühlte Reaktoren**: - Verwenden geschmolzene Salze als Kühlmittel. Diese Reaktoren sind noch in der Entwicklungsphase und bieten potenzielle Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Effizienz. Die Wahl des Kühlsystems hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich des Reaktortyps, der Sicherheitsanforderungen und der Effizienz.

In Kernkraftwerken erfolgt die Spaltung von Atomkernen durch einen Prozess, der als Kernspaltung bezeichnet wird. Dabei wird ein schwerer Atomkern, meist Uran-235 oder Plutonium-239, durch den Beschuss mit Neutronen instabil und zerfällt in zwei leichtere Kerne, sogenannte Spaltprodukte. Dieser Prozess setzt eine erhebliche Menge an Energie in Form von Wärme frei. Die entstehende thermische Energie wird genutzt, um Wasser zu erhitzen und in Dampf umzuwandeln. Dieser Dampf treibt dann Turbinen an, die mit Generatoren verbunden sind, um elektrische Energie zu erzeugen. Der gesamte Prozess umfasst mehrere Schritte: 1. **Kernspaltung**: Neutronen treffen auf die Atomkerne, die sich daraufhin spalten. 2. **Wärmeübertragung**: Die bei der Spaltung freigesetzte Wärme wird an ein Kühlmittel (meist Wasser) übertragen. 3. **Dampferzeugung**: Das erhitzte Wasser wird in Dampf umgewandelt. 4. **Stromerzeugung**: Der Dampf treibt Turbinen an, die elektrische Generatoren in Bewegung setzen. 5. **Kondensation**: Der Dampf wird anschließend in einem Kondensator wieder in Wasser umgewandelt, um den Kreislauf zu schließen. Durch diesen Prozess wird die in den Atomkernen gespeicherte Energie in elektrische Energie umgewandelt, die dann ins Stromnetz eingespeist werden kann.