Kernkraftwerke dienen der Erzeugung von Elektrizität durch Nutzung der Kernenergie. Es handelt sich um eine Art Wärmekraftwerk, dessen Wärmequelle die in seinem Inneren stattfindenden Kernspaltungsreaktionen sind.
Seit Beginn der Elektrizität war die Verbrennung fossiler Brennstoffe die Hauptquelle elektrischer Energie. Trotz der Vorteile fossiler Brennstoffe haben Wissenschaftler im Laufe der Zeit beobachtet, dass die von ihnen ausgestoßenen Gase eine Schicht in der Atmosphäre bilden, die kein Entweichen der Wärme zulässt. Dieses Phänomen wird Treibhauseffekt genannt und fördert den Klimawandel und die globale Erwärmung des Planeten.
Aus diesem Grund entstanden Alternativen zur Stromgewinnung durch Nutzung anderer Ressourcen wie Sonnen-, Wind- oder Wasserenergie und insbesondere Kernenergie.
Die Präsenz von Kernkraftwerken auf der ganzen Welt hat zu wichtigen Debatten über die Kernenergie geführt. In diesem Artikel diskutieren wir die Vor- und Nachteile von Kernkraftwerken.
Wozu dient ein Kernkraftwerk?
Kernkraftwerke dienen der effizienten und kontinuierlichen Stromerzeugung durch Kernspaltung. Bei diesem Verfahren werden Uran- oder Plutoniumatome gespalten, wobei große Mengen Energie in Form von Wärme freigesetzt werden. Diese Wärme wird zum Erhitzen von Wasser und zur Erzeugung von Dampf genutzt, der Turbinen antreibt, die an elektrische Generatoren angeschlossen sind.
Im Gegensatz zu Wärmekraftwerken, die fossile Brennstoffe verbrennen, stoßen Kernkraftwerke bei der Stromerzeugung kein Kohlendioxid aus und sind daher eine attraktive Option zur Reduzierung der Luftverschmutzung und zur Bekämpfung des Klimawandels. Darüber hinaus können sie im Dauerbetrieb betrieben werden und liefern somit stabile Energie, unabhängig von den Wetterbedingungen, wie dies bei Solar- oder Windenergie der Fall ist.
Allerdings bringen sie auch Herausforderungen mit sich, wie etwa die Entsorgung radioaktiver Abfälle und das Risiko nuklearer Unfälle, die schwerwiegende Folgen für Umwelt und Gesundheit haben können. Trotzdem investieren viele Länder im Rahmen ihrer Energiestrategie weiterhin in die Kernenergie, da diese zuverlässig und mit geringen Treibhausgasemissionen große Mengen Strom liefern kann.
Wie funktioniert ein Kernkraftwerk kurz und knapp?
Um die Vorteile eines Kernkraftwerks zu verstehen, ist es wichtig, kurz zu verstehen, wie ein Kernkraftwerk funktioniert.
Die Aufgabe eines Kernkraftwerks besteht darin, die Energie, die Atome zusammenhält, in elektrische Energie umzuwandeln. Dazu verwendet man Atome mit einem schweren Atomkern, da diese instabiler sind. Uran ist für diesen Zweck der ideale Atomtyp und daher der am häufigsten verwendete Kernbrennstoff in dieser Art von Energieanlagen.
Kernkraftwerke verfügen über einen (manchmal auch mehrere) Kernreaktor, dessen Aufgabe es ist, die Zerlegung dieser instabilen Atome zu bewirken. Bei diesem als Kernspaltung bezeichneten Vorgang wird große Energiemenge freigesetzt, die zur Dampferzeugung genutzt wird, um Dampfturbinen anzutreiben. Die Turbinen sind an Wechselstromgeneratoren angeschlossen, die elektrische Energie erzeugen.
Es gibt verschiedene Arten von Kernreaktoren. Die gebräuchlichsten sind Druckwasserreaktoren (PWR) und Siedewasserreaktoren (BWR). Jedes Verfahren weist seine Unterschiede auf, doch das Prinzip ist dasselbe: Wärmeerzeugung durch Kernreaktionen, Aktivierung von Turbinen und die Aktivierung eines elektrischen Generators.
Vorteile von Kernkraftwerken
Nahezu alle Vorteile von Kernkraftwerken hängen mit den Kosten und der Kapazität der Stromerzeugung zusammen. Nachfolgend listen wir die wichtigsten Vorteile auf.
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Für jedes erzeugte Watt elektrischer Leistung wird nur sehr wenig Kernbrennstoff benötigt.
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Kernreaktoren ermöglichen dank Steuerstäben und anderen Systemen eine bedarfsgerechte Regelung der Ausgangsleistung. Mit anderen Worten: Sie können die Menge des zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugten Stroms regeln. Dies ist ein klarer Vorteil gegenüber vielen erneuerbaren Energiequellen wie Solar- oder Windenergie, die von Sonneneinstrahlung, Wetter und anderen nicht kontrollierbaren Faktoren abhängen.
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Unter normalen Betriebsbedingungen entstehen keine Treibhausgase, Kohlendioxid oder ähnliches. Der Rauch, der manchmal aus ihren Schornsteinen aufsteigt, ist Wasserdampf.
Risiken von Kernkraftwerken
Jede Umweltorganisation hat ihre eigenen Argumente gegen die Atomenergie. Allerdings gibt es zwei Nachteile der Kernenergie, die allen zugrunde liegen:
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Auch wenn die Sicherheitsmaßnahmen von Jahr zu Jahr verbessert werden, besteht immer die Möglichkeit eines Atomunfalls. Im Laufe der Geschichte kam es zu zahlreichen nuklearen Lecks und Unfällen. Am verheerendsten waren dabei die Unfälle in den Kernkraftwerken Tschernobyl und Fukushima, doch auch in anderen Zentren, in denen nukleares Material verwendet wird (Krankenhäuser, Uranaufbereitungsanlagen usw.), können derartige Unfälle passieren.
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Die Schwierigkeit, den erzeugten Atommüll zu entsorgen. Verbrauchter Brennstoff besteht aus Uranatomen, die nicht mit Spaltprodukten reagieren konnten. Abgebrannter Brennstoff ist noch immer radioaktiv und muss jahrelang geschützt und eingekapselt werden, damit er keine Schädlichkeit entfaltet.
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Kernkraftwerke müssen über Sicherheitssysteme verfügen, um Terroranschläge zu verhindern, bei denen kontaminiertes Material austritt.
Was sind Kernfusionsanlagen und wozu werden sie eingesetzt?
Kernfusionskraftwerke sind ein Anlagentyp, der ebenfalls der Erzeugung elektrischer Energie dient, die Kernenergie aber auf andere Weise nutzt: Statt ein schweres Atom zu spalten, werden dabei zwei leichte Atome miteinander verbunden.
Derzeit befindet sich diese Technologie in der Entwicklungsphase und es sind noch keine kommerziellen Kernfusionsreaktoren in Betrieb. In letzter Zeit wurden jedoch große Fortschritte erzielt.
Nach ihrer Inbetriebnahme lösten Kernfusionskraftwerke die Hauptnachteile der Kernenergie in Kernspaltungskraftwerken (die derzeit alle in Betrieb sind). Die Produkte der Kernfusion sind weitaus weniger gefährlich und der verwendete Brennstoff (Wasserstoff) ist praktisch unerschöpflich.