Kernekraft

Kernekraft eller atomkraft bruges til at fremstille elektricitet i et atomkraftværk, der minder meget om et almindeligt kul/olie/naturgas-kraftværk. Den eneste forskel er den måde vandet opvarmes på. I et kul-kraftværk afbrændes kul i en kemisk reaktion som udvikler varme til at opvarme vand. I et atomkraftværk anvendes varmen fra fusion eller fission til at opvarme vandet.

I atomkernen er der oplagret en meget stor potentiel energi - meget større end den energi der findes i kemiske bindinger. Når kernen spaltes omdannes den potentielle energi til kinetisk energi. Det er det som sker i atombomben. I atombomben bliver den potentielle energi omdannet til kinetisk energi meget hurtigt, derfor sker der så voldsomme ødelæggelser i løbet af kort tid - altså en eksplosion. I et atomkraftværk sker nøjagtig det samme, men processen bremses, så energien omdannes meget langsomt. Til gengæld sker energiomdannelsen over meget lang tid, så man kan udnytte energien til vandopvarmning.

Isotoptavle Isotopoversigt

Atomreaktoren i kraftværket (Tungtvandsreaktor):

I atomreaktoren, findes en blanding af:

• 0,7% uran-235   (sjælden uran isotop der kan spaltes af både hurtige og langsomme neutroner)
• 99,3% uran-238   (normal uran, som ikke kan spaltes, men indfanger hurtige neutronere og ikke langsomme neutroner)
• Tungt vand (D₂O) virker som modulator, dvs. bremser neutronerne.

Kernespaltningen starter ved at skyde en langsom neutron ind i Uran-235, som spaltes. Ved spaltningen dannes nye kerner, stråling og hurtige neutroner. De hurtige neutroner indfanges af uran-238, med mindre de bremses. Det tunge vand bremser neutronerne, så de ikke indfanges af uran-238, men derimod kan spalte nye uran-235 kerner . Så kører kædereaktionen. Det tunge vand (modulatoren) bremser altså neutronernes fart og øger på den måde kædereaktionens fart.

For at undgå, at kædereaktionen løber for hurtigt, og udvikler sig til en eksplosion, findes der kontrolstave i reaktoren. Kontrolstavene består af metallet cadmium, som let kan indfange neutroner, hvis der sker for mange kernespaltninger.

Hvis der ikke er tungt vand i reaktoren, går kædereaktionen i stå, fordi U-238 indfanger for mange neutroner. Så må man i stedet anvende beriget uran i reaktoren, dvs. uran hvor man har ændret på forholdet mellem U-235 og U-238, således at der er mere U-235(3%) og mindre U-238(97%). Denne reaktortype kaldes en letvandsreaktor.

Uran kan kun anvendes i atombomber, hvis det er beriget. Derfor er det let for lande, der bruger beriget uran i deres atomkraftværker, at fremstille atombomber.

Formeringsreaktoren:

Den mest moderne reaktortype er formeringsreaktoren, som anvender det ellers ubrugelige uran-238. Man skyder hurtige neutroner ind på uran-238, som så omdannes til Plutonium. Plutonium er derfor billigt og det kan spaltes ligesom uran-235, endda med hurtige neutroner, så man ikke behøver modulator.

Plutonium kan anvendes i atombomber og det er billigt.

Fusionsreaktoren:

(under udarbejdelse)

Problemer med atomkraft:

• Brændslet (uran eller plutonium) kan bruges til at lave atombomber.
• Dannelse af store mængder radioaktiv stråling, derfor skal reaktoren spærres inde.
• Alle spaltningsprodukterne er radioaktivt affald, som skal opbevares indtil det ikke stråler mere, og det kan vare mange år.

Ulempen ved atomkraft er, at det er en meget centraliseret energiform. Et atomkraftværk indeholder en meget stor mængde energi og kan ved uheld eller terrorangreb blive årsag til en stor katastrofe. Samtidig dannes der meget radioaktivt affald med meget lange halveringstider. De atomkraftværker man bygger i dag er terrorsikrede og sikret godt mod driftsuheld. Man arbejder også med en ny type reaktor (transmutations-reaktor), som omdanner de affaldsstoffer med lange halveringstider, til isotoper med korte halveringstider.