Atomkraftwerk: Weltweit produzieren AKWs noch rund zehn Prozent des Stroms. (Bild: engel.ac - stock.adobe.com)
Rund zehn Prozent des weltweit erzeugten Stroms stammt aus Atomkraftwerken. Kein Wunder, hält sich doch die installierte Leistung der Kernkraftwerke auf einem hohen Niveau. 2021 betrug sie 389.508 Megawatt (MW). Den Höhepunkt erreichten die weltweiten Betreiber im Jahr 2018 mit knapp 400.000 MW.
Energie-Einkauf: Beschaffungsstrategien, Photovoltaik, Industriewärmepumpen
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Das sind die größten Atomkraftwerke der Welt
Was ist ein Atomkraftwerk - einfach erklärt
Atomkraftwerke sind im Grunde genommen große Kessel, in denen Wasser erhitzt wird, um enorme Mengen Strom zu erzeugen. Es gibt sie in verschiedenen Größen und Formen, und sie können mit einer Vielzahl unterschiedlicher Brennstoffe betrieben werden.
Im Inneren des Atomkraftwerks liegt der Kernreaktor. Er wird durch die Spaltung von Atomen angetrieben, ein Prozess, der als Kernspaltung bezeichnet wird. Dabei wird ein Neutron auf ein Atom geschossen, das in zwei kleinere Atome und einige zusätzliche Neutronen zerfällt. Einige der freigesetzten Neutronen treffen dann auf andere Atome, wodurch sich diese ebenfalls spalten und weitere Neutronen freisetzen. Es entsteht also eine Kettenreaktion, durch die eine große Menge an Energie in Form von Wärme freigesetzt. Die erzeugte Wärme wird durch Wasser, aus dem Reaktor geleitet und zur Erzeugung von Dampf genutzt. Dieser treibt Turbinen an, die den Strom erzeugen.
Um sicherzustellen, dass die Kernreaktion mit der richtigen Geschwindigkeit abläuft, verfügen Reaktoren über Systeme zur Beschleunigung, Verlangsamung oder Abschaltung der Kernreaktion und der dabei entstehenden Wärme. Dies geschieht normalerweise mit Steuerstäben, die in der Regel aus neutronenabsorbierenden Materialien wie Silber und Bor bestehen.
Wieviel Leistung besitzen alle Atomkraftwerke der Welt?
Welche Atomreaktoren gibt es?
Die verschiedenen Typen von Atomkraftwerken sind vor allem an Hand zweier Merkmale zu unterscheiden: am Brennstoff und am Moderator.
Brennstoff: Natürliches Uran besteht zu circa 99,3 Prozent aus dem nicht-spaltbaren Uran-238 und zu 0,7 Prozent aus dem spaltbaren Uran-235. Nur letzteres wird in Kernkraftwerken genutzt - entweder als Natur-Uran oder als angereichertes Uran. Da die Anreicherung von Uran ist ein sehr komplizierter und teurer Prozess. Es ist also ein großer Pluspunkt, wenn der Reaktor normales Uran verwenden kann.
Moderator: Dieser bremst die Neutronen. Heute ist das in der Regel Wasser, früher hat man auch Graphit eingesetzt - etwa bei dem Reaktor in Tschernobyl.
Druckwasserreaktor
Ein Druckwasserreaktor verwendet Wasser als Moderator und nutzt angereichertes Uran als Brennstoff. Zum einen bremst das Wasser die Neutronen schluckt aber auch einige. Statt der natürlichen Konzentration von circa 0,7 Prozent Uran-235 benötigt ein Druckwasserreaktor drei bis vier Prozent Uran-235. Etwa zwei Drittel aller Kernkraftwerke sind Druckwasserreaktoren. Sein Vorteil: Der Moderator Wasser ist sehr billig und die Verschmutzung (durch Neutronen) beschränkt sich auf den Primärkreislauf. Der Nachteil: Wegen seines hohen Drucks ist ein Druckwasserreaktor sehr anfällig für Lecks.
Siedewasserreaktor
Siedewasserreaktoren funktionieren eigentlich wie Druckwasserreaktoren mit Wasser als Moderator und angereichertem Uran als Brennstoff. Der Unterschied ist, dass sie keinen Sekundärkreislauf haben. Während im Druckwasserreaktor das Wasser im Primärkreislauf immer flüssig bleibt und das Wasser im Sekundärkreislauf verdampft und die Turbine antreibt, wird beim Siedewasserreaktor das Wasser direkt an den Brennstäben verdampft und treibt von dort die Turbinen an. Die Vorteile: Der Aufbau ist einfacher und der Reaktor braucht auch nur einen billigen Moderator. Der Nachteil ist, dass die Turbine mit radioaktivem Wasser betrieben wird. Es wird also ein viel größerer Bereich des Kernkraftwerks radioaktiv. Darüber hinaus lässt sich der Reaktor schwerer regeln, da der Wasserdampf direkt an den Brennstäben entsteht.
AKWs mit der höchsten Stromerzeugung in 2022
Schwerwasserreaktor
Ein Schwerwasserreaktor nutzt schweres Wasser als Moderator. Das ist Wasser, in dem das statt Wasserstoff (H) das schwerere Isotop, Deuterium vorkommt. Statt H2O wird also D2O verwendet. Schweres Wasser bremst die Neutronen gut ab und schluckt aber auch weniger von ihnen. Das ist der Grund, warum Natur-Uran als Brennstoff ausreicht - und damit ein Vorteil von Schwerwasserreaktoren. Der Nachteil: Die Herstellung von schwerem Wasser ist sehr teuer. Da das schwere Wasser trotzdem immer noch Neutronen abfängt, wenn auch in geringerem Ausmaß als leichtes Wasser, entsteht aus Deuterium das radioaktive Tritium - der schwere Wasserstoff H3.
Brutreaktor
Ein Brutreaktor, auch schneller Brüter genannt, verwendet Natururan. Einen Moderator verwendet der Brutreaktor nicht. Stattdessen nutzt er alls Wärmeträger für die Energiegewinnung Natrium, das aber so gut wie keinen Neutronen bremsenden Effekt hat. Der Brutreaktor funktioniert wie folgt: Wird das im Natur-Uran enthaltene nicht spaltbare Uran-238 mit schnellen Neutronen beschossen wird, verwandelt es sich in Uran-239, das zum wieder spaltbaren Plutonium-239 wird. Der Vorteil dieses Reaktortyps ist also: Er nutzt den Anteil am Uran, der von den anderen Reaktortypen nicht genutzt wird. Damit ist er effizienter in der Energiegewinnung, er erzielt etwa die 60-fache Menge eines Wasserreaktors. Die Nachteile: Das Natrium macht das Kraftwerk sehr wartungsintensiv und ist zudem selbst nicht ganz ungefährlich, denn Natrium entzündet sich bei Kontakt mit Wasser und ist auch ansonsten sehr reaktionsfreudig. Darüber hinaus ist "ausgebrütete" Plutonium äußerst giftig.
Die Autorin: Dörte Neitzel
Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.
Privat ist Südfrankreich für sie zur zweiten Heimat geworden, alternativ ist sie in der heimischen Werkstatt beim Schleifen, Ölen und Malern alter Möbel zu finden oder in südbayerischen Berg-und-See-Gefilden mit Hund im Gepäck unterwegs.
Die größten Atomkraftwerke
- Kashiwazari-Kariwa, Japan (aktuell heruntergefahren)
- Kori, Südkorea
- Bruce, Kanada
- Hongyanhe, China
- Fuqing, China
- Tianwan, China
- Hanul, Südkorea
- Hanbit, Südkorea
- Saporischschja, Ukraine (aktuell heruntergefahren)
- Graveline, Frankreich
Quelle: IAEA
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