Ein Kernkraftwerk nützt die Tatsache aus, daß bei der Spaltung eines Atomkerns Energie frei wird. Spaltbar sind aber nur einige der schwersten Atome, von den in der Natur vorkommenden nur die des Urans, und auch von diesem lediglich das Isotop mit der Massenzahl 235 (U-235). Diese besondere Uran-"Sorte" enthält das aus Bergwerken geförderten Natur-Uran nur in einem Anteil von 0,7 Prozent. Der Rest besteht aus dem Uran-Isotop 238. Das spaltbare U-235 muß in einem aufwendigen technischen Prozeß in Isotopen-Trennanlagen aus dem Natur-Uran isoliert werden. Derartige Anlagen besitzen gegenwärtig nur die Länder, die Atombomben herstellen.

Für die A-Bomben braucht man reines Uran-235. Hat man eine hinreichend große Menge (kritische Masse) dieser Substanz, eine 50 Kilo schwere Kugel von etwa 17 Zentimeter Durchmesser, so kommt es von selbst zu Kettenreaktionen.

Im Reaktor bremst man die Kettenreaktion soweit, daß sie zwar noch aufrechterhalten wird, aber nicht – wie in der Bombe – lawinenartig zunimmt. Dieses Abbremsen besorgt eine Versetzung des Brennstoffs mit einer Moderator-Substanz. Das kann zum Beispiel schweres Wasser oder Graphit sein. Man spricht in diesen Fällen von Schwerwasser- oder graphitmoderierten Reaktoren.

In vieler Hinsicht einfacher ist es, statt dieser Moderatoren gewöhnliches (leichtes) Wasser zu verwenden, aber das ist nur möglich, wenn man als Brennstoff angereichertes Uran benutzt: ein Uran-Isotopen-Gemisch, bei dem der Anteil des U-235 größer ist als im Natur-Uran. Herstellen kann es, wer über eine Isotopen-Trennanlage verfügt. Die Bundesrepublik zum Beispiel muß es aus den USA einführen.

In jedem Reaktor entsteht ein neues leicht spaltbares Element, das Plutonium-239, und zwar stets dann, wenn ein Uran-238-Kern ein Neutron eingefangen hat. Man sagt, der Reaktor brütet das Plutonium aus. Es ist möglich, während des Reaktorbetriebes durch Zuladung von Natur-Uran mehr Plutonium auszubrüten, als für den Betrieb der Anlage selbst erforderlich ist.

Als Brutstoff eignet sich auch das Element Thorium-232, aus dem durch das Einfangen eines Neutrons das spaltbare, in der Natur nicht vorkommende Uran-Isotop U-233 entsteht. Thorium wird in Brasilien, Indien, Tasmanien, im Ural, auf Ceylon und in Skandinavien gefunden, und in nicht nennenswerter Menge in den USA, die indessen für lange Zeit wohl noch der Hauptlieferant für das Uran-235 sein werden, mit dem das Thorium angereichert sein muß, um in schnellen Brütern verwendbar zu sein.

Der Bau von schnellen Brütern ist schon deshalb von großer Bedeutung, weil die Uranvorkommen der Welt von Reaktoren herkömmlichen Typs bereits in wenigen Jahrzehnten verbraucht sein werden. Die politische Brisanz dieses Verfahrens ergibt sich daraus, daß das in den schnellen Brütern anfallende Plutonium sowohl zur Energieerzeugung als auch zur Bombenproduktion verwendet werden kann.

Th. v. R.