Stromerzeugung über Kernkraftwerke: Obwohl der Ausstieg aus der Kernkraft in aller Munde ist, wird doch ein großer Teil des Stroms mit Kernkraft erzeugt
Neben den fossilen Brennstoffen stellt die Kernenergie in der öffentlichen Stromerzeugung eine wichtige Form der Energiegewinnung dar. In Deutschland wurden 2010 trotz des begonnenen Kernkraftausstiegs noch etwa 22 Prozent der erzeugten elektrischen Energie von Kernkraftwerken geliefert.
Für diesen Kraftwerkstyp sind eine Reihe verschiedener Reaktortypen entwickelt worden. Im Wesentlichen wird davon in der Energieversorgung nur die Gruppe der so genannten Leichtwasserreaktoren in den Kernkraftwerken verwendet. Das Kernstück eines Reaktors stellen die Brennelemente dar. Durch den Beschuss mit Neutronen wird bei dem Element Uran 238 eine Kernspaltung ausgelöst.
Die freiwerdenden Spaltprodukte verbleiben in den Brennstäben und erzeugen eine hohe Bewegungsenergie, die sich in der Folge auf die Umgebung überträgt. Die Bewegungsenergie wird wiederum in Wärmeenergie umgewandelt. Der eigentliche Nutzen des Reaktors liegt darin, dass er die entstehende Wärme im Wasser über Turbinen und Generatoren in Strom verwandeln kann. Bei einer Kernspaltung werden zugleich zusätzliche Neutronen freigesetzt. Diese Neutronen lösten weitere Kernspaltung aus.
Die Fortsetzung der Kernspaltung verselbstständigt sich und es entsteht eine Kettenreaktion. Das Wasser, das die Brennelemente umhüllt, dient nicht nur zur Wärmeentnahme sondern zugleich als Kühlmittel. Zusätzliche Pumpen erzeugen einen Wasserkreislauf. Um die Kettenreaktion zu kontrollieren, werden so genannte Regelstäbe verwendet. Diese beinhalten Stoffe die die freiwerdenden Neutronen absorbieren. Durch das Absenken der Regelstäbe in das Wasser kann also die Reaktion reduziert werden.
In dem Maße, wie die Regelstäbe tiefer zwischen die Brennstäbe geschoben werden, wird die Aufnahme von Neutronen erhöht und somit die entwickelte Hitze verringert. Auf diese Weise lässt sich die Leistung des Reaktors, im Vergleich zu Kesseln, rein technisch relativ schnell verändern.
Bei Leichtwasserreaktoren lassen sich zudem zwei Ausführungen unterscheiden. Die Druckwasserreaktoren und die so genannten Siedewasserreaktoren. Bei einem Druckwasserreaktor wird das Wasser bis auf etwa 300 Grad erhitzt. Das Wasser kocht jedoch nicht, da das Wasser unter einen hohen Druck gesetzt wird, wodurch sich der Siedepunkt auf der Temperaturskala nach oben verschiebt.
Das Wasser wird in der Folge durch einen Wärmetauscher geleitet, welcher Wasserdampf erzeugt. In der Folge entspricht der Stromerzeugungsprozess dem von konventionellen Dampfkraftwerken. Da der Reaktor und der Wärmetauscher mit radioaktivem Material in Verbindung kommen, sind besonders diese Sektoren der Anlage gefährlich.
Bei der zweiten Bauart, dem Siedewasserreaktor, bildet sich der Dampf bereits im Reaktor selbst. Da dort neben dem gebildeten Dampf auch Wasser existiert, kann wie beim Druckwasserreaktor Wasserdampf erzeugt werden. Bis auf die Erzeugung des Dampfers durch einen Reaktor entspricht das Siedewasserreaktoren zur Gänze einem konventionellen Dampfkraftwerk.
Mit den Erfahrungen der vergangenen Jahrzehnte wurde von der europäischen Industrie ein neuer Druckwasserreaktor entwickelt. Dieser Bautyp sollte ein noch größeres Sicherheitsniveau als die bisherigen Reaktoren aufweisen. Man war der Überzeugung besonders schwere Störfälle wie eine Kernschmelze oder den Absturz eines Flugzeugs beherrschen zu können. Die Neuerungen sollten eine erhöhte Lebensdauer ermöglichen und weniger radioaktive Abfälle produzieren.
Gegenwärtig baut Finnland, Frankreich aber auch China Reaktoren dieses Typs. Durch den Atomunfall, während des Erdbebens in Japan im Jahre 2011, wurde in Deutschland politisch beschlossen den Kernkraftausstieg zu beschleunigen und kurz- bis mittelfristig Kernkraftwerke stillzulegen. Neue Anlagen werden nicht mehr gebaut. Um die so entstehende Versorgungslücke zu decken, werden weitere fossile Kraftwerke gebaut.
Im Vergleich zu den stillgelegten Kernkraftwerken erhöht sich dadurch der CO2 Ausstoß, darüber hinaus werden natürliche Ressourcen verbrannt. Um diese Rohstoffvorräte zu schonen und das Klima vor Treibhausgasen zu schützen, wird daher in Deutschland die Nutzung regenerativer Energiequellen stark gefördert. Ziel ist es also, die Stromerzeugung langfristig komplett durch regenerative Energiequellen zu decken.