Kernenergie – heute und in der Zukunft

Puh, ist das heiß! Ich verkrümel mich bald in den Schatten, sonst verdampfe ich hier noch! Mmm. Mannomann, wie schafft die das nur? Ich meine, woher holt die Sonne so krass viel Wärme und Licht?

Das nennt man Kernfusion. Atomkerne stoßen aufeinander und setzen dabei Energie frei. Aha! Wie in einem Kernkraftwerk also. Nein, das ist Kernspaltung.

Das ist etwas ganz anderes! Inwiefern anders? Na ja... Äh... Also, stell dir vor, dass die Mandarinen Protonen sind und die Kiwis Neutronen... Die Sonne besteht hauptsächlich aus den Elementen Wasserstoff und Helium.

Von allen Atomen sind sie die kleinsten und leichtesten. In der Sonne stoßen leichte Atomkerne ineinander und schaffen so schwerere Atome mit größeren Kernen. Wasserstoffkerne schaffen Heliumkerne. Und dann wird es spannend: Wiegt man die beiden Wasserstoffkerne, die miteinander verschmelzen, und wiegt dann den erschaffenen Heliumkern, stimmen deren Gewichte nicht überein. Der Heliumkern ist ein wenig leichter.

Der Gewichtsunterschied wurde in Energie umgewandelt: in Wärme, Licht und jene Strahlung, die Sonnenbrand verursacht. Verbinden sich also zwei Atomkerne miteinander... ...und bilden einen größeren Kern... ...bei gleichzeitiger Energiefreisetzung, so nennen wir das Kernfusion. In einem Kernkraftwerk werden jedoch sehr schwere Atome verwendet, gewöhnlich Uran. Trifft ein Urankern auf ein Neutron, wird der Urankern gespalten, und es entstehen zwei leichtere Atomkerne sowie freie Neutronen. Es geschieht dasselbe wie bei der Fusion.

Wenn du die während der Spaltung geschaffenen Neutronen und Kerne wiegst und mit dem großen Urankern vergleichst, den wir ursprünglich hatten, dann wirst du sehen, dass ein bisschen Masse fehlt. Die fehlende Masse wurde umgewandelt in Energie – kinetische Energie in den beiden neuen Atomkernen und den freien Neutronen. Diese Energie wird dann in Wärme umgewandelt, die wiederum zur Erzeugung von Elektrizität verwendet wird. Man nennt es Kernspaltung, weil Atomkerne gespalten werden. Warte mal!

Muss ein Kernkraftwerk Kernspaltung betreiben? Das ist ziemlich gefährlich und schwierig. Können wir stattdessen nicht Kernfusion anwenden? Na ja... wenn du diese Nuss knackst, erhältst du den Nobelpreis.

Versprochen! Echt? Wieso? Na, weil Kernfusionsenergie im Vergleich zur Kernspaltungsenergie große Vorteile hat. So können aus normalem Meerwasser Kraftstoff sowie ein geläufiges Metall namens Lithium hergestellt werden.

Weniger als ein Gramm Kraftstoff reicht aus, um den jährlichen Energieverbrauch einer Person zu decken! Am Ende bleibt nicht viel radioaktiver Abfall übrig,... ...und es gibt keine Kettenreaktion, die gefährlich werden kann. Aber wenn Kernfusionsenergie so gut ist, wieso wir haben noch keine Fusionsreaktoren? Nun ja... Fusionsreaktoren müssen hohen Druck und eine Temperatur von fünfzehn Millionen Grad Celsius bereitstellen.

So wie die Sonne. Einige Wissenschaftler arbeiten eifrig daran, Kernfusionsreaktoren zu entwickeln. Andere begnügen sich damit, die Funktion der Kernspaltungsreaktoren lediglich zu verbessern. In diesem Fall könnten wir hundert Mal mehr Energie aus dem Kraftstoff ziehen als mit der aktuellen Technologie, und hoffentlich das Problem mit der Langzeitlagerung von gefährlichen Abfällen vermeiden. Klingt gut, dann wären Kernfusionsreaktoren also nicht so schlimm?

Falls wir sie nach und nach verbessern könnten... Aber was ist mit Kernfusion! Stell dir vor, dass dein Energiebedarf lebenslang mit ein paar Wassertropfen abgedeckt ist. Jaaa... und du den Nobelpreis gewinnst, wenn du schon dabei bist.