Eine spannende Reise in die Welt der Atomenergie
Stell dir vor, du könntest die unglaubliche Energie freisetzen,
die in winzigen Atomen steckt – genau das macht ein Kernreaktor!
Ein Kernreaktor ist wie eine riesige, kontrollierte "Energiefabrik",
die die Kraft nutzt, die Atomkerne zusammenhält.
Im Gegensatz zu einer Atombombe, wo alles auf einmal explodiert,
läuft im Reaktor alles langsam und kontrolliert ab –
wie ein Feuer, das man perfekt regulieren kann.
Alles beginnt mit Uran-235, einem besonderen Metall, das natürlich in der Erde vorkommt. Uran ist extrem schwer – fast 20-mal schwerer als Wasser!
Das Besondere an Uran-235: Sein Atomkern ist "instabil". Das bedeutet, er kann sich spalten lassen, wenn er von einem Neutron getroffen wird. Stell dir vor, ein prall gefüllter Wasserballon wird angestochen – er platzt und gibt seine Energie frei!
Ein einziges Kilogramm Uran enthält so viel Energie wie etwa 3.000 Tonnen Kohle!
Jetzt wird's spannend! Ein Neutron (ein winziges Teilchen) trifft auf einen Uran-235-Kern und – BOOM – der Kern spaltet sich in zwei kleinere Teile!
Bei dieser Spaltung passieren drei wichtige Dinge:
Diese neuen Neutronen können weitere Urankerne spalten – so entsteht eine Kettenreaktion!
Ohne Kontrolle würde die Kettenreaktion außer Kontrolle geraten – das wäre sehr gefährlich! Deshalb gibt es Steuerstäbe.
Diese Stäbe bestehen aus Materialien wie Bor oder Cadmium, die Neutronen "einfangen" wie ein Schwamm Wasser aufsaugt.
🕹️ So funktioniert die Steuerung:
• Stäbe rein → weniger Neutronen → Reaktion wird langsamer
• Stäbe raus → mehr Neutronen → Reaktion wird schneller
Bei Gefahr fallen die Steuerstäbe automatisch komplett hinein und stoppen die Reaktion sofort!
Die bei der Spaltung entstehende Wärme ist enorm – der Reaktorkern wird bis zu 300°C heiß! Diese Wärme muss abtransportiert werden.
Dafür gibt es einen Kühlkreislauf mit Wasser:
Jetzt kommt der Teil, den du auch aus anderen Kraftwerken kennst!
Der heiße Dampf strömt gegen die Schaufeln einer riesigen Turbine – wie Wind gegen ein Windrad.
Die Turbine dreht sich und treibt einen Generator an. Der Generator ist wie ein riesiger Dynamo am Fahrrad – nur viel, viel größer! Er wandelt die Drehbewegung in elektrischen Strom um.
Ein moderner Reaktor kann über 1.000 Megawatt Strom erzeugen – genug für etwa 2 Millionen Haushalte!
Die riesigen, charakteristischen Türme, die du vielleicht von Bildern kennst, sind Kühltürme.
Nachdem der Dampf die Turbine angetrieben hat, muss er wieder zu Wasser werden (kondensieren). Die Restwärme wird über die Kühltürme an die Umgebung abgegeben.
Der weiße "Rauch", den du siehst, ist übrigens kein Rauch, sondern nur harmloser Wasserdampf – wie die Wolken am Himmel!
Steuere die Leistung des Reaktors mit den Steuerstäben!
Otto Hahn und Fritz Straßmann entdecken in Berlin die Kernspaltung von Uran.
Enrico Fermi gelingt in Chicago die erste kontrollierte nukleare Kettenreaktion.
In Obninsk, Russland, geht das erste zivile Kernkraftwerk der Welt ans Netz.
Kernenergie liefert etwa 10% des weltweiten Stroms.
Ein Kernreaktor nutzt die Kernspaltung von Uran-235,
um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme verwandelt Wasser in Dampf, der eine Turbine antreibt.
Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der elektrischen Strom erzeugt.
Der ganze Prozess wird sorgfältig durch Steuerstäbe kontrolliert,
die Neutronen absorbieren und so die Reaktion regulieren. Mehrere Sicherheitssysteme sorgen dafür,
dass nichts außer Kontrolle gerät.
Kernenergie ist eine leistungsstarke Energiequelle,
die fast keine Treibhausgase ausstößt, aber auch Herausforderungen wie die Entsorgung
radioaktiver Abfälle mit sich bringt.