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Brennelement

Definition: ein Bündel von Brennstäben mit Kernbrennstoff für einen Kernreaktor

Englisch: nuclear fuel assembly

Kategorie: Kernenergie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 15.05.2011; letzte Änderung: 09.11.2017

Ein Brennelement für einen typischen Leichtwasserreaktor (Druckwasser- oder Siedewasserreaktor) ist ein Bündel von meist einigen Dutzend oder einigen Hundert Brennstäben, die Kernbrennstoff für einen Kernreaktor enthalten. Die Brennstäbe sind darin so angeordnet, dass das Kühlwasser zwischen ihnen durchströmen und die entstehende Wärme gut aufnehmen kann. Die Bündelung vieler Brennstäbe zu einem Brennelement ist nützlich, weil diese so zusammen gehandhabt werden können. Beispielsweise werden Brennelemente immer als Ganzes transportiert oder in einen Reaktor eingebaut.

Brennelemente können als Kernbrennstoff nur Uran 235 enthalten; dann sind sie im ungebrauchten Zustand relativ harmlos und werden erst im Reaktorbetrieb stark radioaktiv. Mischoxidbrennelemente enthalten wesentliche Mengen von Plutonium sind daher bereits vor der Verwendung im Reaktor hochgefährlich.

Andere Reaktortypen brauchen teilweise andere Arten von Brennelementen. Beispielsweise gibt es Helium-gekühlte Hochtemperaturreaktoren, bei denen die Brennelemente Graphitkugeln mit eingelassenen Brennstoffkügelchen sind.

Typischerweise sind Brennelemente in einem Kernreaktor einige Jahre lang im Einsatz. Bei regelmäßigen Wartungsarbeiten wird jeweils ein Teil der Brennelemente durch neue ersetzt.

Abgebrannte Brennelemente sind (anders als frische Uran-Brennelemente) wegen der starken Radioaktivität hoch gefährlich. Die über etliche Jahre sehr starke Wärmeentwicklung (Nachzerfallswärme als Folge der starken Radioaktivität) erhöht diese Gefahr noch, weil sie zum Schmelzen der Hüllrohre und damit zum Austritt der radioaktiven Stoffe führt, wenn die Kühlung nicht mehr ausreichend ist. Diese Aspekte behandelt der Artikel über Brennstäbe.

Die deutsche Bundesregierung hat eine seit 2011 erhobene sogenannte Kernbrennstoffsteuer eingeführt, die auch als Brennelementesteuer bezeichnet wird.

Siehe auch: Brennstab, Kernbrennstoff, Kernbrennstoffsteuer, Mischoxidbrennelement, Kernreaktor, Radioaktivität
sowie andere Artikel in der Kategorie Kernenergie

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