Nukleare Energie

Was ist nukleare Energie?

Alles, was uns in unserer Umwelt umgibt, besteht aus Materie. Diese ist aus Atomen aufgebaut, die ihrerseits aus subatomaren Teilchen bestehen: Protonen und Neutronen im Kern sowie Elektronen in der Hülle des Atoms. In den Kräften, die im Inneren des Atomkerns wirken, steckt die nukleare Energie. Wie diese genutzt wird, erfährst Du bei Vegan Strom.

 

Wechselwirkungen innerhalb eines Atomkerns

Atome sind winzig kleine Teilchen, aus denen sich alles in unserer Umwelt zusammensetzt. Bis ins 19. Jahrhundert hinein hielten Wissenschaftler sie für die kleinsten Teilchen überhaupt. Erst mit der Erkenntnis, dass es positive und negative elektrische Ladungen gibt, kam auch die Vermutung auf, dass deren Träger noch kleinere Bestandteile sein könnten, die ihrerseits die Atome bilden. Diese „subatomaren“ Teilchen kennen wir heute als die elektrisch positiven Protonen und die neutralen Neutronen im Atomkern sowie die elektrisch negativen Elektronen in der Atomhülle.

Aus dem Alltag weißt Du natürlich, dass sich unterschiedliche elektrische Ladungen anziehen, gleichartige aber abstoßen. Die diesem Effekt zugrundeliegende elektromagnetische Wechselwirkung ist eine der fundamentalen Kräfte der Physik und wirkt auch auf subatomarer Ebene. Während die Elektronen so klein und so weit voneinander entfernt sind, dass sie sich gegenseitig nicht beeinflussen, versuchen die positiv geladenen Protonen im Kern ständig, einander abzustoßen.

Es gibt allerdings eine Kraft, die diese Abstoßung überwindet: die starke Wechselwirkung, die nicht nur zwischen Ladungsträgern wirkt, sondern zwischen allen Hadronen. Zu dieser Teilchenart gehören im Atom neben den Protonen auch die Neutronen, nicht aber die Elektronen. Im Atomkern genügt die starke Wechselwirkung gerade, um auf Entfernungen von wenigen Femtometern (1 fm = 10-15 m) die abstoßende elektromagnetische Kraft zu überwinden, wenn zusätzlich zu den positiven Protonen genau die richtige Anzahl an Neutronen vorliegt. Herrscht hingegen ein Überschuss an Protonen oder Neutronen, zerfällt der Kern. Die Energie, die in diesen abstoßenden und anziehenden Kräften liegt, ist die nukleare Energie, auch Kernenergie genannt. Sie wird, abhängig von der Masse des Atomkerns, bei seiner Bildung oder seinem Zerfall freigesetzt.

 

Wie nutzt der Mensch die nukleare Energie?

Bereits seit der Mitte des letzten Jahrhunderts nutzt der Mensch den gezielt herbeigeführten Zerfall von Atomkernen, um einen Teil von deren nuklearer Energie freizusetzen und damit Strom zu erzeugen. Dafür werden im Kernreaktor von Atomkraftwerken die Kerne des Uranisotops 235Uran mit Neutronen beschossen. Trifft ein Neutron einen 235Uran-Kern, dann verbindet es sich mit diesem für wenige Nanosekunden zu 236Uran. Gleich darauf zerfällt der neugebildete Kern wieder, meist in zwei leichtere Atomkerne sowie einige freie Neutronen.

Diese Spaltprodukte schnellen mit der durch die Kernspaltung freigewordenen nuklearen Energie auseinander. Sie wandeln also die Kernenergie des 236Uran-Atomkerns in Bewegungsenergie um. Während sie sich mit hoher Geschwindigkeit auseinander bewegen, reiben die Spaltprodukte an der sie umgebenden Materie und verwandeln so ihre Bewegungsenergie in thermische Energie, die das Atomkraftwerk zur Produktion von Strom nutzt. Es kommt dabei zu keinerlei Freisetzung von Treibhausgasen.

Die Idee, die Energie gespaltener Atomkerne zu nutzen, um sauberen und klimafreundlichen Strom zu erzeugen, klang anfangs verlockend. Im Verlauf ihrer jahrzehntelangen Nutzung zeigte sich jedoch, dass die mit der Kernspaltung verbundenen Gefahren für den Menschen nicht beherrschbar sind. Zudem gibt es noch immer keine Möglichkeit, den anfallenden Atommüll sicher zu entsorgen.

Nukleare Energie wird aber nicht nur beim Spalten schwerer Atomkerne frei, sondern auch dann, wenn leichte Kerne verschmelzen. Der Mensch ist seit mehr als einem Jahrhundert in der Lage, solche Kernfusionsreaktionen herbeizuführen. Die extremen Bedingungen, die dafür nötig sind, machen es allerdings bis heute unmöglich, durch Kernfusion mehr Energie zu erhalten, als für sie aufgewendet werden muss.

Es gibt jedoch einen Ort, an dem Fusionsreaktionen ständig stattfinden: das Innere unserer Sonne, in dem Wasserstoffkerne zu Heliumkernen verschmelzen. Die dabei freiwerdende Energie erreicht die Erde in Form von Licht und Wärme. Vegan Strom ist der Meinung, dass dieses Sonnenlicht, gepaart mit der Kraft von Erdwärme und Gezeiten, die beste aller Energiequellen ist. Denn sie ist verlässlich, regenerativ, klima- und umweltneutral sowie vegan. Möchtest auch Du unsere nachhaltige und tierleidfreie Energie nutzen, dann wechsele am besten noch heute zu Vegan Strom!

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