Kernbrennstab

Brennstab mit Pellets

Brennstäbe in Kernreaktoren sind mit dem zur Kernspaltung vorgesehenen Brennstoff gefüllte Rohre. Der Kernbrennstoff ist in der Regel in Tablettenform gepresstes Urandioxid oder ein Mischoxid von Urandioxid und Plutoniumdioxid.

Der Begriff „Brennen“ wird im Zusammenhang mit der Kernenergie („Brennstab“, „Brennelement“ usw.) nur im übertragenen Sinne benutzt, denn keines der hierbei verwendeten Materialien unterliegt einem Verbrennungsprozess, also einer Oxidation im eigentlichen Sinne.

Die Brennstabhülle ist die äußere Umschließung eines Brennstabs in einem Kernreaktor und besteht aus Leichtmetalllegierungen, in der Regel mit einem hohen Zirconiumanteil, beispielsweise Zirkalloy mit einem Anteil von ca. 90 Prozent. Die Brennstabhülle soll den Kernbrennstoff vom Kühlmittel des Reaktors trennen und verhindern, dass die bei der Kernspaltung entstehenden Spaltprodukte in das Kühlmittel gelangen. Sie hat, je nach Brennelementtyp, eine Wandstärke von rund 0,6–0,8 mm. Wichtiges Auswahlkriterium für das Hüllenmaterial ist ein geringer Neutroneneinfangquerschnitt, damit der Kettenreaktion möglichst wenig Neutronen verlorengehen.

Mehrere Brennstäbe werden mit Abstandshaltern zu Bündeln zusammengefasst. Je nach Reaktortyp sind diese Bündel in runder, rechteckiger, mehreckiger oder Plattenform zu Brennelementen oder Brennstoffkassetten zusammengefasst.

Nach einiger Zeit ist ein Brennelement abgebrannt, d.h. durch die Kettenreaktion ist ein solcher Anteil der Masse von Brennstoff in Zerfallsprodukte umgesetzt, dass das Element nicht mehr effizient zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Es wird dann gegen ein frisches Element ausgetauscht, während die verbrauchten Brennstäbe der Wiederaufarbeitung zugeführt werden.

Ein einzelner Brennstab hat beispielsweise im Druckwasserreaktor Emsland eine Höhe von 4,17 m und eine Dicke von 11 mm.

Siehe auch: Brennelementefabrik, Abklingbecken, Wiederaufarbeitung

Weblinks

• Aufbau eines Brennstabs