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Die Kraft aus den Atomen: Kernenergie
Die Kernenergie ist in Atomkernen quasi gespeichert und wird bei der Kernspaltung freigesetzt. Diese Energie kann zum Teil zur Stromerzeugung genutzt werden.
Die Kerne der Atome bestehen weitgehend aus positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen. Da sich gleiche Ladungen abstoßen, müssten die Protonen eigentlich auseinanderstreben. In Verbindung mit den Elektronen, die den Atomkern gewissermaßen umkreisen, sorgen unterschiedliche Kräfte jedoch dafür, dass dies nicht geschieht. Diese Kräfte wirken nur auf sehr kurze Entfernungen und stellen gleichsam gespeicherte Energie dar. Mit Hilfe der Kernspaltung gelingt es, diese Energie freizusetzen und zu nutzen.
Wie funktioniert Kernspaltung?
Für diese Art der Kernspaltung verwendet man sehr schwere Atome, wie zum Beispiel das Uran-235 mit 92 Protonen und 143 Neutronen. Trifft ein Neutron mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf dieses Uranatom geschehen zwei Dinge: Zum einen wird ein Teil der Bewegung des Neutrons auf den Atomkern übertragen, der sich dadurch etwas mehr bewegt. Zum anderen vergrößert das zusätzliche Neutron im Atomkern die Abstände zwischen einigen Protonen. Diese beiden Veränderungen führen zu einem Ungleichgewicht, so dass der Kern instabil wird und auseinander bricht.
Neben den beiden Bruchstücken, zwei verschiedene, leichtere Atome, werden zudem zwei bis drei Neutronen frei, die ihrerseits wieder auf Uranatome treffen können. Dies passiert allerdings nur, wenn die Uranatome dicht genug beieinander liegen. Daher reichert man das natürlich vorkommende Uran für den Einsatz in Kernkraftwerken an, damit die Uran-Atomdichte groß genug ist. Haben unter anderem dann die freien Neutronen noch die richtige Geschwindigkeit, kommt es zu einer Kettenreaktion. Die Masse, bei der diese einsetzt, wird als kritische Masse bezeichnet.