Kernekraft bygger på princippet om fission. Det er en proces, hvor en atomkerme spaltes i to næsten lige store dele, mens der frigøres energi, der er millioner gange større end ved fx forbrænding eller eksplosion.

Fission er en proces, som sker naturligt. Uran undergår konstant spontant fission, det går dog langsomt. Det er årsagen til, at uran udsender stråling og derfor er det også et godt valg til kernekraft, hvor man kunstigt kan sætte fissionen i gang.

Uran-235 er et godt udgangspunkt til denne proces. Hvis en fri neutron løber ind i en U-235 kerne, vil kernen absorbere neutronen. Det gør kernen ustabil, så den straks deler sig i to mindre stykker. I processen udsender den to eller tre nye neutroner (antallet afhænger af hvordan kernen deler sig). Det hele sker meget hurtigt: I løbet af et picosekund (1 x 10-12) fanges neutronen og kernen deler sig.

Fission kræver en let superkritisk masse

De neutroner, som processen frigiver, rammer nye U-235 kerner og starter på den måde en kædereaktion, der frigiver energi. Det er dog forskelligt, hvor mange neutroner der får skabt nye fissioner. Det betyder, at uran enten kan have kritisk, under kritisk eller superkritisk masse.

Kritisk masse

Hvis gennemsnitligt en fri neutron fra hver fission rammer en ny urankerne og får den til at deles, er uranmassen kritisk. Ved stabil temperatur vil uranmassen bestå.

Under kritisk masse

Hvis gennemsnitligt mindre end en af de frie neutroner rammer en ny urankerne er massen under kritisk. Med tiden vil den inducerede fission dø ud.

Superkritisk masse

Hvis gennemsnitligt mere end en neutron rammer en ny urankerne er massen superkritisk. Kædereaktionen vil få reaktoren til at varme op.

I en atombombe sigter man efter, at alle uranatomer spaltes stort set samtidig (indenfor et mikrosekund). Men det er ikke smart i en atomreaktor, for så vil uranet overophede og smelte. Så her skal massen kun være en smule superkritisk. På den måde kan man hæve og sænke temperaturen i reaktoren.

Fissionen skal kontrolleres

Men hvordan sikrer man, at fissionen ikke løber løbsk? Det klarer man ved hjælp af neutron-absorberende kontrolstænger, som kan sænkes ned i bundterne af uran. Ved at sænke kontrolstængerne ned, optages en del af de frie neutroner og kædereaktionen bremses.

Hvis man derimod ønsker at skabe mere varme tages stængerne i stedet op, så der er flere frie neutroner til at skabe nye fissioner. Når reaktoren skal stoppes helt pga. et uheld eller for at skifte brændsel sænkes kontrolstængerne helt ned og absorberer alle frie elektroner, så fissionen stoppes.

El fra atomkraft

Uranet er god energikilde. I reaktoren er det formet i små 2,5 cm lange piller, som er sat sammen i stænger. Stængerne samles i bundter af uran. Disse bundter sænkes ned i vand i en trykbeholder. Når fissionen kører, opvarmer uranet vandet, så det bliver til damp. Dampen driver en turbine, som får en generator til at producere el. Sådan producerer kernekraft elektricitet.

Sikkerhed i top

Når uran og plutonium undergår fission, udsender de radioaktiv stråling. Derfor skal et atomkraftværk sørge for, at sikkerheden er i orden. Trykbeholderen i reaktoren er typisk inden i et dæklag af beton, der fungerer som et skjold mod stråling. Dette dæklag er indesluttet i et område af stål, som skal forhindre, at radioaktive gasser eller væsker lækker ud fra værket. Udenom alt dette er selve betonbygningen, som er stærk nok til at overleve skader fra jordskælv. Betonstrukturen sikrer, at selv om der sker et uheld på værket vil radioaktiv stråling eller dampe ikke undslippe. Det var netop mangel på disse sekundære strukturer, der var årsag til at radioaktivt materiale slap ud fra Chernobyl.

Læs mere om energiproduktion og kernekraft

Energiproduktion
– Kernekraft
— Fission (denne side)
— Atomkraft i Sverige

Kilder

Den Store Danske
HowStuffWorks.com

Denne artikel stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.