Technikgeschichte: Vor 70 Jahren gab es erstmals Strom aus Kernkraft

Die Geschichte der Kernkraftwerke begann mit einem schnellen Brüter in den USA. 70 Jahre später sind sie in Russland, China und bald auch in Indien am Netz.

Artikel von veröffentlicht am
Am 20. Dezember 1951 wurden zunächst nur diese vier Glühbirnen mit Kernkraft betrieben.
Am 20. Dezember 1951 wurden zunächst nur diese vier Glühbirnen mit Kernkraft betrieben. (Bild: Wikimedia)

Am 20. Dezember 1951 sollten vier leuchtende Glühbirnen die ganze Welt verändern. Die Energie um das Licht zu erzeugen, stammte aus dem Kernreaktor daneben, dem Experimentellen Brutreaktor in Arco, Idaho, in einer Halbwüste im Nordwesten der USA. Es war das erste Mal überhaupt, dass ein Kernreaktor zur Erzeugung von elektrischem Strom benutzt wurde. Seit 24. August 1951 befand sich der Reaktor im Testbetrieb und erreichte am 21. Dezember eine Leistung von 1,4 Megawatt (MW), aus der 200 Kilowatt (kW) Strom erzeugt wurden.

Inhalt:
  1. Technikgeschichte: Vor 70 Jahren gab es erstmals Strom aus Kernkraft
  2. Neue Reaktoren sollen Plutonium zerstören
  3. Negativer Blasenkoeffizient führte zu positivem Interesse

Es war eine Zeit, in der Kernkraft mit ähnlichen Methoden entwickelt wurde, wie sie heute wieder in der Raumfahrt bei Firmen wie SpaceX und Astra zu finden sind. Es ging um eine schnelle Entwicklung von Prototypen, um Erfahrung für den Bau kommerzieller Kernkraftwerke und später auch nuklearer Raketentriebwerke für Flüge zum Mars zu sammeln. Nur wenige Kilometer vom Standort des Brutreaktors entfernt wurde zur gleichen Zeit die Sicherheit der ersten Borax-Siedewasserreaktoren getestet, bis zur absichtlichen Zerstörung.

Radioaktive Belastung in Folge von Tests oder Unfällen spielte bei der Einschätzung der Arbeiten an der Kernreaktor-Entwicklung noch eine vergleichsweise kleine Rolle. Im gleichen Jahr wurde nur 100 km nordwestlich von Las Vegas ein Atomtestgelände eingerichtet, auf dem 100 oberirdische und 981 unterirdische Atombombentests durchgeführt wurden. Bei der Entwicklung von Kernreaktoren kam es in den USA sowohl zu Unfällen als auch zu absichtlich herbeigeführten Reaktorexplosionen. Aber es handelte sich um kleine Reaktoren, und die Menge freigesetzter radioaktiver Stoffe erreichte dabei niemals die Größenordnungen wie bei der Entwicklung und Demonstration von Kernwaffen in den USA.

Ein Reaktorkern so groß wie ein Kochtopf

Der eigentliche Reaktorkern aus 217 Brennstäben mit hochangereichertem Uran war mit einem Volumen von 6 Litern und rund 18 Zentimetern Durchmesser sehr kompakt. Er war in einen 45 Zentimeter großen doppelwandigen Reaktorbehälter eingebaut, der von einem inneren Brutmantel aus Uranstäben umgeben war. Brennstäbe und Brutmantel wurden mit einer eutektischen Mischung aus Natrium- und Kalium-Metall gekühlt, die auch bei Zimmertemperatur flüssig ist. Wasser kam als Kühlmittel dort nicht infrage, um die Neutronen aus der Kernspaltung nicht abzubremsen.

Stellenmarkt
  1. Frontend Developer (React/Vue / Angular) (m/w/d)
    xapling GmbH, deutschlandweit, remote
  2. IT Inhouse Consultant CRM / Marketing-Systeme (w/m/d)
    dmTECH GmbH, Karlsruhe
Detailsuche

Langsame Neutronen können getroffene Plutonium-Kerne zwar mit viel höherer Wahrscheinlichkeit spalten, dabei werden aber im Durchschnitt weniger als zwei Neutronen freigesetzt. Das ist zwar genug, um eine Kettenreaktion aufrechtzuerhalten und mit einem Neutron ein weiteres Plutonium-Atom zu spalten. Es ist aber zu wenig, um anschließend mit Hilfe eines weiteren Neutrons aus einem Uran-238-Atom ein Plutonium-239-Atom zu erbrüten.

Schnelle Neutronen erzeugen mehr Neutronen

Der Grund dafür ist, dass ein langsames Neutron nur eine 2/3-Chance hat, ein Plutonium-239-Atom zu spalten. Im restlichen Drittel der Fälle entsteht Plutonium-240, das mit langsamen Neutronen nicht spaltbar ist und den weiteren Betrieb verhindert. Deshalb reichert sich in abgebrannten Brennstäben herkömmlicher Kernkraftwerke Plutonium an, das eine Halbwertszeit von 6.560 bis 24.100 Jahren hat (Pu-240 und Pu-239). Es ist für die lange Lagerzeit von Atommüll verantwortlich. Mit schnellen Neutronen kann auch Pu-240 gespalten werden und bei der Kernspaltung können durch die zusätzliche Energie auch drei, vier oder noch mehr Neutronen freigesetzt werden.

Schnelle Neutronen können Uran-238 manchmal sogar direkt spalten, weshalb auch im Brutmantel Wärme entsteht. Zusätzlich wird natürlich das erbrütete spaltbare Plutonium gespalten. Dabei wird ebenfalls Wärme frei, wenn auch deutlich weniger als im Reaktorkern, wo sich die meisten Neutronen und das meiste spaltbare Material befinden.

Um die entstandenen Neutronen noch besser auszunutzen, war der Reaktorbehälter selbst von einem äußeren Brutmantel aus insgesamt fünf Tonnen luftgekühlten Uranblöcken umgeben. Wegen der hohen Dichte von Uran (es wiegt mit rund 19 kg pro Liter so viel wie Gold) hatte die gesamte Konstruktion dennoch nur einen Durchmesser von knapp 80 Zentimetern. Sie war umgeben von Stahl und Beton als Absorber-Material, um die Arbeit in der Reaktorhalle ohne zu hohe Strahlungsbelastung zu ermöglichen.

Der Experimentelle Brutreaktor wurde zur Demonstration der Erbrütung von Plutonium gebaut. Das galt in den 1950er Jahren wegen der Sorge um eine ausreichende Versorgung mit Uran als unerlässlich. Die Demonstration war erfolgreich.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
Neue Reaktoren sollen Plutonium zerstören 
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4.  


m9898 04. Jan 2022 / Themenstart

Wer die Elemente nicht nur aus dem Buch, sondern auch aus der Realität kennt weiß, dass...

Profi_in_allem 26. Dez 2021 / Themenstart

Du irrst dich. Fusionskraft ist nicht kostenlos und auch nicht ohne Abfall.

oldmcdonald 21. Dez 2021 / Themenstart

Wow! Der Artikel ließt sich, wie eine irre Geschichte, in der die Menschheit von einer...

sherly 21. Dez 2021 / Themenstart

Die zweidimensionalen Elektromagnetismusdarstellungen haben aber sehr viel...

sherly 21. Dez 2021 / Themenstart

Immer interessant was auch Frauen schon vor vielen Jahrzenten (für kaum/keinen Lohn...

Kommentieren



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Klage
Paypal friert Konten ein und behält Geld nach 180 Tagen

In einer Sammelklage wird Paypal vorgeworfen, Konten ohne Nennung von Gründen einzufrieren und das Geld nach 180 Tagen zu behalten.

Klage: Paypal friert Konten ein und behält Geld nach 180 Tagen
Artikel
  1. Krypto-Verbot: Panikverkäufe von Krypto-Mininggerät im Kosovo
    Krypto-Verbot
    Panikverkäufe von Krypto-Mininggerät im Kosovo

    Schürfen von Kryptowährungen ist im Kosovo seit kurzem verboten. Mineure versuchen, ihr Equipment oft zu Schleuderpreisen loszuwerden.

  2. Malware: Microsoft warnt vor ungewöhnlicher Schadsoftware in Ukraine
    Malware
    Microsoft warnt vor ungewöhnlicher Schadsoftware in Ukraine

    Die Schadsoftware soll sich als Ransomware tarnen.

  3. Großunternehmen: Lindner will Mindeststeuer zum 1. Januar 2023 umsetzen
    Großunternehmen
    Lindner will Mindeststeuer zum 1. Januar 2023 umsetzen

    Bundesfinanzminister Christian Lindner will die Mindeststeuer für Großunternehmen in Deutschland schnell einführen.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Daily Deals • MindStar (u.a. WD Blue 3D 1TB 79€, be quiet! Straight Power 11 850W 119€ u. PowerColor RX 6600 Hellhound 529€) • Alternate: Weekend-Deals • HyperX Cloud II Wireless 107,19€ • Cooler Master MH752 54,90€ • Gainward RTX 3080 12GB 1.599€ • Saturn-Hits • 3 für 2: Marvel & Star Wars [Werbung]
    •  /