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Kernenergie
Kernenergie, Energie, die bei der Spaltung oder Verschmelzung von Atomkernen freigesetzt wird. Die Energiemengen, die sich aus Kernumwandlungen gewinnen lassen, übertreffen bei weitem die Mengen, die mit Hilfe anderer, konventioneller Verfahren erhältlich sind. Prinzipiell wird Kernenergie beim radioaktiven Zerfall (siehe Radioaktivität), bei der Kernspaltung oder bei der Kernfusion frei. Die Freisetzung äußert sich dabei in Form von schnell bewegten Teilchen (z. B. Alphateilchen) und in Form von Strahlung (z. B. Gammastrahlung). Bei diesem Vorgang entsteht Wärme, die man dann zur Erzeugung von Wasserdampf nutzt. Mit Hilfe des Dampfes werden in anschließenden Schritten Dampfturbinen (siehe Turbine) angetrieben und auf diese Weise elektrischer Strom gewonnen. In bestimmten Fällen wird der Wasserdampf auch direkt für großtechnische Prozesse verwendet. Die Kernenergiegewinnung erfolgt in Kernkraftwerken bzw. Kernreaktoren (s. u.). Außerdem setzt man kleine Kernreaktoren beispielsweise auch zur Energieversorgung von Raumstationen (Weltraumforschung: Raumstationen) und Satelliten ein.
Energie aus Kernspaltung
Die beiden wesentlichen Merkmale der Kernspaltung, die für die Freisetzung von Kernenergie in der Praxis von Bedeutung sind, gehen aus der Gleichung 2 (s. o.) hervor. Erstens ist die Energie pro Kernspaltung sehr groß. In praxisnahen Einheiten ausgedrückt, bedeutet dies, dass die Spaltung von einem Kilogramm Uran 235 18,7 Millionen Kilowattstunden Energie freisetzt. Zweitens setzt der Spaltvorgang, der durch die Aufnahme eines Neutrons in das Uran-235-Atom in Gang gesetzt wurde, durchschnittlich etwa 2,5 Neutronen aus dem gespaltenen Kern frei. Die so freigesetzten Neutronen lösen unverzüglich die Spaltung weiterer Atome aus. Dadurch werden vier oder mehr zusätzliche Neutronen frei, und es beginnt eine sich selbst erhaltende Folge von Kernspaltungen, eine Kettenreaktion, die ständig Kernenergie freisetzt.
Kernreaktoren
Die ersten großen Kernreaktoren wurden 1944 in den USA zur Gewinnung von Plutonium für den Bau von Atombomben errichtet. Auch hier war der Brennstoff natürliches Uran, der Moderator (die Bremssubstanz) Graphit. In diesen Anlagen wurde durch die Vereinigung von Neutronen mit Uran 238 das Element Plutonium hergestellt. Die dabei entstehende Wärme wurde nicht genutzt.
Elektrischer Strom (siehe Elektrizität: elektrischer Strom) aus Kernkraftwerken machte 1973 weltweit erst ein Prozent des Primärenergieverbrauchs aus, 1985 war der Anteil auf elf Prozent angewachsen. Der Anteil der Kernenergie an der gesamten Stromerzeugung lag 1988 in der Bundesrepublik bei 34 Prozent. 1990 waren in Deutschland 23 Kernkraftwerke in Betrieb (siehe Stromversorgungsnetze).
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