E5 Energiedichte von Kernbrennstoffen

Thema

Die aus einer bestimmten Masse Kernbrennstoff gewinnbare Energiemenge ist außerordentlich viel größer als die jedes konventionellen Brennstoffs gleicher Masse: Die vollständige Spaltung einer kleinen Menge Uran-235 setzt millionenfach mehr Energie frei als die gleiche Masse Kohle bei der chemischen Verbrennung.

Dieser Unterschied um mehrere Größenordnungen ist kein Zufall, sondern spiegelt direkt die jeweilige Energiequelle wider: Chemische Verbrennung setzt Energie frei, die in den äußeren Elektronenbindungen der Atome gespeichert ist, während die Kernspaltung, die bereits im ersten Modell dieses Katalogs beschrieben wurde, Energie freisetzt, die in der Kernkraft gespeichert ist – einer Wechselwirkung, die weitaus stärker ist als jede chemische Bindung.

Diese extreme Energiedichte bedeutet, dass die zu handhabende, zu transportierende und zu lagernde Brennstoffmenge um Größenordnungen geringer ist als die eines konventionellen Wärmekraftwerks vergleichbarer Kapazität und dass das Abfallvolumen pro erzeugter Energieeinheit entsprechend gering ist. Anders als die Asche eines Kohlekraftwerks bleibt dieser Abfall jedoch über sehr lange Zeiträume radioaktiv, was völlig andere Handhabungsanforderungen mit sich bringt als bei konventionellen Brennstoffen.

Dieses Modul beginnt mit einem Vergleich der Energie gleicher Masse zweier Brennstoffe und zeigt abschließend, dass genau dieser Unterschied im physikalischen Ursprung der Energie – elektronische Bindungen versus Kernkräfte – sowohl den praktischen Vorteil der Handhabung deutlich geringerer Brennstoffmengen als auch den praktischen Nachteil der Entsorgung von Abfällen erklärt, die auch nach ihrer Nutzung noch lange radioaktiv sind.

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