RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Brennstab

<<<  |  >>>

Definition: ein Stab, in dem ein Kernbrennstoff enthalten ist

Englisch: nuclear fuel rod

Kategorie: Kernenergie

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 15.05.2011; letzte Änderung: 09.11.2017

Ein Brennstab ist ein langer Stab mit einer stabilen metallischen Hülle (Röhre), die einen Kernbrennstoff umgibt. Typischerweise besteht der Kernbrennstoff aus vielen gesinterten Tabletten (Pellets), die angereichertes Urandioxid enthalten, evtl. zusätzlich auch Plutoniumdioxid (→ MOX-Brennelement = Mischoxidbrennelement). In der Regel wird eine Anzahl von Brennstäben zusammen montiert zu einem Brennelement; die Brennelemente werden immer als Ganzes gehandhabt, z. B. transportiert oder in einen Kernreaktor eingebracht. Im Reaktor werden die Brennstäbe in der Regel von Kühlwasser als Wärmeträgermedium umspühlt. Dieses Wasser transportiert also die nutzbare Wärme ab und verhindert dadurch auch die Überhitzung der Brennstäbe.

Das Hüllrohr eines Brennstabs soll den Kernbrennstoff sicher einschließen, besonders um den Austritt der stark radioaktiven Spaltprodukte zu verhindern. Da diese teilweise gasförmig sind, muss das Hüllrohr gasdicht verschweißt sein. Es soll im Betrieb möglichst dicht bleiben, trotz der hohen Betriebstemperaturen von hunderten von Grad Celsius, des zunehmenden Innendrucks und der strukturellen Veränderung durch die intensive Neutronenbestrahlung. Oft besteht das Hüllrohr aus einer Zirkonium-Legierung, welche nur wenig Neutronen absorbiert und fest sowie hitzebeständig ist. Problematisch ist allerdings, dass das Zirkonium bei starker Überhitzung von Brennstäben mit Wasserdampf chemisch reagieren kann, wobei explosiver Wasserstoff entsteht. Dadurch hervorgerufene Wasserstoff-Explosionen haben z. B. bei den atomaren Katastrophen von Tschernobyl und Fukushima eine wesentliche Rolle gespielt.

Völlige Dichtigkeit aller Brennstäbe in einem Reaktor ist nicht möglich, da die Hüllrohre im Reaktorbetrieb sehr stark belastet werden. Eine gewisse Zahl von Defekten ist tolerierbar. Jedoch wird hierdurch das Reaktorkühlwasser erheblich radioaktiv kontaminiert. Bei Unfällen mit massiven Brennstabschäden wird diese Kontamination noch viel stärker. Besonders katastrophal ist das Schmelzen von Brennstäben bei sehr starker Überhitzung; eine solche Kernschmelze ist sehr schwer zu beherrschen und kann leicht zur Freisetzung großer Mengen von Radioaktivität führen.

Die Kernspaltung in den Brennstäben kann praktisch augenblicklich abgeschaltet werden, indem die Regelstäbe in den Reaktorkern gefahren werden. Jedoch setzen die Brennstäbe dann immer noch wesentliche Mengen von Nachzerfallswärme frei, nämlich durch den radioaktiven Zerfall der kurzlebigen Spaltprodukte. Wegen dieser Nachzerfallswärme ist eine zuverlässige Kühlung der Brennstäbe also auch für längere Zeit nach dem Abschalten des Kernreaktors unbedingt notwendig.

Siehe auch: Brennelement, Kernbrennstoff, Uran, Kernspaltung
sowie andere Artikel in der Kategorie Kernenergie

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
Geben Sie das Stichwort ein, wählen Sie den passenden Eintrag in der Liste und klicken Sie auf "dorthin gehen".
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)