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Atom- oder Kernkraftwerke (ab jetzt AKW genannt) arbeiten im wesentlichen wie "normale" Wärmekraftwerke (Kohl, Öl, Gas): Hochdruck-Wasserdampf treibt eine Turbine, deren Rotationsenergie im angekoppelten Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
Der Unterschied liegt in der Art des verwendeten Brennstoffs, aus dem die Wärmeenergie zur Erzeugung des heißen Dampfes entsteht.
In den Leistungsgeneratoren (also den Kraftwerken) der heutigen Zeit (sogenannte LWR: Leichtwasserreaktoren, das heißt gewöhnliches "leichtes" Wasser als Kühlmittel) wird als Brennstoff vorwiegend das Element Uran verwendet, bei dessen Kernspaltung erhebliche Mengen an Wärmeenergie frei werden.
Der Brennstoff befindet sich in langen, relativ dünnen Brennstäben aus Metall, die bündelweise zu Brennelementen zusammengefaßt sind. Zwischen den Brennelementen ist Raum für die Steuervorrichtung. Diese Steuervorrichtungen sind Regel- oder Steuerstäbe, die aus einem speziellen Material bestehen (in der BRD immer Borcabid), das die Eigenschaft hat, freie Neutronen einzufangen und zu absorbieren. Durch Ein- und Ausfahren der Regelstäbe läßt sich die Leistung eines Reaktors kontinuierlich regulieren. Zum Abschalten eines Reaktors werden einfach alle Regelstäbe vollständig in den Reaktorkern eingefahren, so daß die Kettenreaktion im Brennstoff zum Erliegen kommt.
Die Brennelemente sind von Wasser (H2O) umgeben, daß in den Reaktoren dieser Art zwei wichtige Aufgaben auf einmal erfüllt:
1. Das Wasser dient als Kühlmittel. Das Kühlmittel übernimmt die entstehende Wärmeenergie und führt sie aus dem Reaktorkern heraus.
2. Das Wasser dient als Moderator. Der Moderator im AKW bremst die Geschwindigkeit der Neutronen, die bei der Kernspaltung frei werden.
Die Moderatorfunktion ist für den Betrieb eines Reaktors physikalisch unerläßlich, da die entstehenden Neutronen viel zu schnell sind, um eine Kettenreaktion verursachen zu können. Das Wasser bremst diese Neutronen, denn erst mit einer erheblich verringerten Geschwindigkeit sind sie in der Lage, in die Atomkerne des Brennstoffs einzudringen und deren Spaltung zu bewirken.
Der Reaktorkern befindet sich im stählernen Reaktordruckgefäß. Es ist von einer Betonkammer (dem sogenannten Containment) umgeben, durch deren ca. zwei Meter dicke Wände die radioaktive Strahlung abgeschirmt wird. Dies verhindert das einerseits die Umwelt Schaden nimmt und andererseits das die für den Reaktor lebenswichtigen Neutronen verloren gehen.
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