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Die Energie in einem Kernkraftwerk wird durch Atomkernspaltung erzeugt. Dafür werden spaltbares Material und ein Moderator benötigt. Der Moderator bremst die durch die Kernspaltung frei werdenden schnellen Neutronen um weniger als ein Millionstel. Dann können die gebremsten Neutronen weitere Kerne des spaltbaren Materials zerteilen und so die
Kettenreaktion in Gang halten. Die Kontrolle der Kettenreaktion wird durch Regulierstäbe gewährleistet, welche Neutronen einfangen und sie so dem Spaltprozess entziehen. Um die ständige Vermehrung der Neutronen durch immer weitere Spaltungen kontrollieren zu können, muss man einen neutronenfressenden Stoff verwenden. Dafür werden Kadmium und Bor verwendet. Will man mit einem Reaktor Energie gewinnen, muss man ihn von einem Kühlmittel durchströmen lassen. Dieses nimmt die freiwerdende Wärme auf und leitet sie nach außen. Als Moderator werden Wasserstoff, Wasser, Deuterium (schweres Wasser) oder Kohlenstoff (von Graphit) verwendet. Die Energiegewinnung durch die Spaltung des Urans in Reaktoren wird auf verschiedene Weise verwirklicht. Sind Brennstoff und Moderator von einander getrennt, spricht man von einem heterogenen Reaktor, sind sie innig mit einander vereint, spricht man von einem homogenen Reaktor. Die im Reaktor erzeugte Wärme wird zur Dampferzeugung verwendet. Durch den gewonnenen Dampf werden Turbinen angetrieben, die einen Generator in Bewegung setzen.
Als Brennstoff dient meistens Uran, welches in der Natur vorkommt. Mit Hilfe von Neutronen werden Atomkerne gespalten. Bei der Spaltung von Atomkernen entstehen radioaktive Kernbruchstücke und weitere Neu
tronen. Heisenberg hatte schon am Anfang des Krieges darauf hingewiesen, dass man mit gewöhnlichen Wasser auskommt, wenn man das Isotop 235 U im natürlichen Uran natürlich anreichert.
Wenn schnelle Neutronen auf die Atome des gewöhnlichen Wasserstoffs stoßen, werden sie besser gebremst als beim Zusammenstoß mit irgend einem anderen Atomkern, denn beide Massen sind gleich groß, die Bremsung effektivsten. Der Wasserstoff wäre also der beste Moderator. Man kann zum Beispiel Wasser nehmen. Seine Sauerstoffatome bremsen zwar bei weitem nicht so gut wie die des Wasserstoffs, aber sie stören auch nicht allzu sehr. Doch Wasserstoffkerne können auch Neutronen aufnehmen und dann zu Deuterium reagieren. Reaktoren, die dabei mit einfachem Wasser arbeiten, heißen Leichtwasserreaktoren.
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