Die Kernspaltung ist der Energielieferant des Atomkraftwerks. Ein Atom wird gespalten, indem es mit Neutronen beschossen wird. Dabei zerfällt es in zwei Teile. Hierdurch wird eine Kettenreaktion in Gang gesetzt, denn die bei der Spaltung freigesetzten Neutronen teilen weitere Atome, wodurch wieder neue Neutronen in Umlauf gebracht werden. Dieser Vorgang lässt sich beliebig fortsetzen.
Die bei der Spaltung freiwerdenden Neutronen bewegen sich jedoch zu schnell, um weitere Atome zu spalten. Die Neutronen müssen also abgebremst werden, um die für die Kernspaltung erforderliche Geschwindigkeit zu erreichen. Um dies zu erreichen, werden sogenannte Moderatoren wie z. B. Wasser oder Graphit eingesetzt. Die Neutronen verlieren daraufhin einen Teil ihrer Bewegungsenergie, sind in der Lage, weitere Atome zu spalten und können so die Kettenreaktion weiterführen.
Diese Kettenreaktion muss natürlich kontrolliert werden. Dafür sind Stoffe nötig, die einen Teil der Neutronen absorbieren, also in sich aufnehmen, und sie so keine weiteren Reaktionen mehr auslösen lassen. In Atomkraftwerken kommen dafür Stoffe wie Cadmium zum Einsatz, die als Steuerstäbe in die Brennkammer eingeführt werden. Je tiefer ein solcher Stab in die Brennkammer eingeführt ist, desto mehr Neutronen nimmt er in sich auf. Um die Ergiebigkeit der Kettenreaktion zu steigern, zieht man die Stäbe langsam heraus.
Bei der Katastrophe in Tschernobyl (siehe Foto) funktionierte die Absorption der Neutronen zunächst nicht mehr. Eine ganze Reihe von Fehlentscheidungen hatte dazu geführt. Letzter Auslöser war eigentlich ein Rettungsversuch: Um die bereits unkontrollierte Kettenreaktion zu stoppen, wurde die Notabschaltung des Reaktors ausgelöst. Diese führte allerdings dazu, dass sämtliche Steuerstäbe wieder in die Brennkammer eingefahren wurden. An den Spitzen der Steuerstäbe befanden sich jedoch Graphitblöcke, die nicht als Absorber, sondern als Bremsen (Moderatoren) fungieren und die Kernspaltung somit kurzfristig derart erhöhten, dass die Kettenreaktion endgültig nicht mehr aufzuhalten war. Es kam zur Explosion mit den bekannten Folgen.
In der Brennkammer entsteht durch die Kettenreaktion Energie und damit steigt die Temperatur. Diese Wärme wird dann in den zweiten Teil des Kraftwerks geleitet, um sie in elektrische Energie umzuwandeln.
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