Kerntechnik

Kernspaltung von Uran

• Wie in dem Schema einer Kernreaktion (Abbildung 1: Kernspaltung) aufgezeigt, bleiben unter Abzug von ${\displaystyle \approx }$ 11 MeV Verlusten in Form von Neutrinos, ca. ${\displaystyle \approx }$ 190 MeV (Millionen Elektronvolt) als Energie zur Verfügung.
• Nach Einstein's Masse-Energie Beziehung gehen bei der Spaltung von Uran-235 ca. 0,215u (Atomare Masseneinheit) verloren. Mit 1u = 1,66 × 10^-27 kg folgt aus E = m × c² = (0,215 × 1,66 × 10^-27 kg × (3 × 10⁸ m/s)²) ${\displaystyle \approx }$ 3 × 10^-11J pro Spaltung (${\displaystyle \approx }$ 190 MeV).
• Von der o. g. Spaltenergie (${\displaystyle \approx }$ 190 MeV) sind ca. ${\displaystyle \approx }$ 175 MeV sofort verfügbar und ${\displaystyle \approx }$ 15 MeV verzögerte Energie (${\displaystyle \beta +\gamma }$ Zerfälle der radioaktiven Spaltprodukte über verschiedene Zeiträume), das heißt, ein Kernreaktor produziert auch nach der Abschaltung noch Restwärme.
• Um eine nukleare Kettenreaktion in Gang zu halten, kann natürliches Uran (1 Teil Uran-235 zu 137 Teile Uran-238, viz. 0,73 % spaltbarer Anteil) als Kernbrennstoff unter Verwendung eines Neutronenmoderator und geeigneter Größe des Reaktors verwendet werden; häufiger wird aber schwach-angereichertes Uran (< 5 %) verwendet, um Kernspaltung gegenüber Neutroneneinfang zu gewährleisten; beide Elemente sind Grundvoraussetzung für den Bau eines Kernreaktors.
• Ein weiteres Element zum kontrollierten Betrieb eines Reaktors sind die verzögerte Neutronen. Die Steuerstäbe und der Reaktivitätskoeffizient ist für die Sicherheit von großer Bedeutung.
• Im laufenden Kernreaktor bildet nichtgespaltenes Uran-238 durch Neutroneneinfang das Transuranelement Plutonium; die Abtrennung von den Kernbrennstoffen Uran und Plutonium sowie die sichere Entsorgung von Radionukliden kann mittels den nuklearchemischen Prozessen der Wiederaufarbeitung bzw. extraktiver Aufarbeitung erfolgen. Letztere sind essenziell, um das Volumen und die Radioaktivität der Abfälle (Spaltprodukte) zu reduzieren.
• Etwa 1 g gespaltenes Uran-235 produziert ungefähr 1 g radioaktive Spaltfragmente bzw. Spaltprodukte (SP). Siehe Radioaktive Abfälle weiter unten.
• Die Spaltfragmente geben ihre kinetische Energie unmittelbar auf einer Reichweite von ${\displaystyle \approx }$ 10^-3 mm an die umliegenden Atome im Kernbrennstoff ab (Rückstoßenergie); es entsteht thermische Wärme.
• Alle Spaltfragmente sind Radioisotope von bekannten Elementen, welche nach ihrer Bildung beginnen zu zerfallen (${\displaystyle \beta +\gamma }$ Zerfälle) mit verschieden langen Halbwertszeiten wie z. B. Iod-131 (8 Tage), Krypton-85 (10.8 Jahre), Tritium (12.3 Jahre), Strontium-90 (28 Jahre) oder Caesium-137 (30 Jahre); die letzten beiden Produkte liefern in der Anfangsphase die Hauptaktivität bei festen Abfällen.
• Moderne Kernkraftwerke (KKW), vgl. auch Leistungsreaktoren, werden mit keramischem Kernbrennstoff (UO₂) beladen, wobei das Uran-235 auf ca. 3 bis 5 % angereichert wurde; Dies bedingt damit sog. Anreicherungskapazitäten weltweit; Das Laden/Entladen findet zwischen 12 und 18 Monaten statt. In modernen Kernreaktoren befindet sich über 80.000 kg Kernbrennstoff in Form von Stäben aus Zirconium bzw. einer Zr-Legierung eingehüllt; Beispielsweise war das KKW Philippsburg 2 mit 193 Brennstäben × 854 kg ${\displaystyle \approx }$ 160.000 kg beladen, davon ${\displaystyle \approx }$ 100 Tonnen Uran.^[7]
• 2/3 der kommerziellen weltweiten Reaktorflotte (vgl. die IAEA Datenbank PRIS^[8]) sind Leichtwasserreaktoren; davon sind ebenfalls ca. 2/3 bereits über 30 Jahre in Betrieb; weltweit sind ca. 414 GWe Kapazität installiert^[9], davon wiederum über 2/3 in G7-Staaten.
• Moderne Leistungsreaktoren liefern 3 GWth thermische Energie oder ca. 1 GWe elektrische Energie mittels Turbosatz (siehe auch Clausius-Rankine-Kreisprozess oder Kraftwerkstechnik). Die Effizient liegt damit bei ${\displaystyle \approx }$ 33 %, ähnlich wie bei Kohlekraftwerken.
• Entscheidend für den Langzeitbetrieb eines KKW ist jedoch der Nutzungsgrad (das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Nettoleistung über einen bestimmten Zeitraum und der Nettoleistung), wenn die Anlage im selben Zeitraum mit ihrer Nennleistung (oder Höchstleistung) betrieben worden wäre. Typischerweise sollte der Nutzungsfaktor > 60 % sein; in Deutschland lag dieser Wert in dem Jahr 2004 bei ${\displaystyle \approx }$ 90 % (7.886 von 8.784 Stunden) für die damals 18 in Betrieb befindlichen KKWs.
• Wirtschaftlich stehen Kernkraftwerke in Konkurrenz zu Kohlekraftwerken und auch Gaskraftwerken. Sie werden zu den Grundlastkraftwerken gezählt.
• KKWs zum Zwecke der Stromerzeugung kosten mehrere Milliarden Euro. Diese Aspekte (Kosten, Vertrieb) fallen in den Bereich der Ökonomie der Kernenergie oder Kernenergiewirtschaft.^[10][11][12] Die Kosten zur Energieherstellung (viz. Strom) mittels Kernenergie lass sich grob auf in Erzeugung, Übertragung und Verteilung aufteilen. Die Erzeugungskosten bei einem Anteil von ${\displaystyle \approx }$ 60 % und darin enthalten sind ${\displaystyle \approx }$ 70 % Investitionsgüter (Land, Rechte, Gebäude, Reaktor, Turbosatz, Sicherheitstechnik, uvm.), ${\displaystyle \approx }$ 25 % für den Brennstoffkreislauf (Uranbeschaffung, Brennelementeherstellung oder Bezug, Wiederaufarbeitung usw.) und ${\displaystyle \approx }$ 5 % Betrieb und Wartung. Ausführliche Investitionsmodelle oder -rechnungen müssen Zinseszins, die Rückzahlung von geliehenem Geld, Kapitalrendite und viele weitere Parameter berücksichtigen.
• In Europa wird Strom an der Leipziger Börse als Ware bzw. Commodity gehandelt. Dort lag zwischen dem Jahr 2000 und 2024 der Großkundenpreis für 1 MWh elektrische Energie bei ${\displaystyle \approx }$ 50 € im Durchschnitt.^[13] Der Preis ist signifikant zwischen den Jahren 2021 und 2023 durch die Energiekrise auf weit über 100 € bis zu dem Wert von 460 € pro MWh im August 2022 geklettert. Für Kleinkonsumente finden sich jedoch andere Preise.^[14] Für weitere Details dazu, siehe auch der Artikel Strompreis.

Genauere Details zur Energiegewinnung durch Kernspaltung

• 1 g Uran-235 enthält ${\displaystyle \approx }$ 2,6 × 10²¹ Atome; 1 kg enthält etwa ${\displaystyle \approx }$ 2,6 × 10²⁴ Atome usw.
• Pro Watt-Sekunde (Ws) kommt es zu ${\displaystyle \approx }$ 3 × 10¹⁰ Kernspaltungen mittels thermischer Neutronen bzw. 1 Watt ${\displaystyle \approx }$ 3 × 10¹⁰ Kernspaltungen/Sekunde; (Der aufmerksame Leser kann die Anzahl der Spaltungen für z. B. 100 Megawatt thermisch oder mehr leicht berechnen).
• Man findet, dass 1 g Uran-235 gespalten ${\displaystyle \approx }$ 23.000 kWh thermische Energie liefert; und 1 kg liefert ${\displaystyle \approx }$ 23.000.000 kWh usw.
• Per Definition ist 1 MWd = 1 Megawatt × 24 h = 24.000 kWh.

• Damit findet man, dass 1 g Uran-235 gespalten ${\displaystyle \approx }$ 1 MWd ${\displaystyle \approx }$ 24.000 kWh thermische Energie liefert.
• Oder, 1 kg Uran-235 gespalten ${\displaystyle \approx }$ 24.000 MWh/kg.
• Frage: Wie viel Strom benötigt ein Mensch? Der Bedarf per capita also pro Kopf ist ca. 5,5 MWh pro Jahr^[15] (Deutschland; Stand 2025), d. h. theoretisch würden ca. 0,25 g Uran pro Jahr pro Person benötigt; (Siehe auch Bedarf an elektrischer Energie und Endenergieverbrauch).
• Geht man von einem Kilo natürlichem Uran aus, liefert dieses aufgrund seines Isotopenverhältnis jedoch nur 168 MWh bzw. 168 MWh/kg.
• Es gilt ferner die Beziehung 1 kWh = 3,6 MJ.
• Hinweis: Die Kennzahlen gelten für den Idealfall einer 100-prozentigen Wahrscheinlichkeit der Spaltungen. In der Realität ist dies jedoch nicht der Fall, das heißt, es wird mehr als 1 g Uran-235 benötigt bzw. es wird mit einem geringeren Ergebnis von z. B. 22.000 MWh/kg oder 23.000 MWh/kg gerechnet.

Andere Energieträger

Man betrachtet die folgenden Reaktionsgleichungen:

1. Spaltung von Uran: ${\displaystyle {\ce {n + U_235 -> SP1 + SP2 + (2,5)n + \gamma + Q1}}}$
2. Verbrennung von Kohle: ${\displaystyle {\ce {C + O2 -> CO2 + Q2}}}$
3. Verbrennung von Methan (Erdgas): ${\displaystyle {\ce {CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + Q3}}}$
4. Verbrennung von Wasserstoff: ${\displaystyle {\ce {H2 + 1/2 O2 -> H2O + Q4}}}$

Pro Kilogramm wird die folgende Wärme Q in Megajoule (MJ/kg) erzeugt, absteigend sortiert:

1. Uran-235: ${\displaystyle Q_{1}=86.400.000}$
2. Wasserstoff: ${\displaystyle Q_{4}=140}$
3. Erdgas: ${\displaystyle Q_{3}=50}$
4. Kohle: ${\displaystyle Q_{2}=22}$
5. Mineralöl: Siehe im Text unten.

Die bei den chemischen Reaktionen 2. bis 4. freiwerdende Energie (Q) kann über das Aufbrechen der kovalenten Bindungen der Moleküle berechnet werden. Dabei wird die sogenannte Bindungs- oder Dissoziationsenergie frei.

Somit findet sich für die obigen Energieträger das grobe und theoretische Verhältnis:

${\displaystyle {\ce {U$ : H2 : CH4 : C <-> 1 : 620000 : 1700000 : 3900000}}}

Gespaltenes Uran-235 liefert somit 3.900.000 mal mehr Energie als die Verbrennung von Kohle. Der Faktor variiert, da es unterschiedliche Kohlen gibt. Der Brennwert von Braunkohle (6000 Btu/lb ${\displaystyle \approx }$ 14 MJ/kg) unterscheidet sich von Steinkohle (14.000 Btu/lb ${\displaystyle \approx }$ 33 MJ/kg), sodass sich ein jährlicher durchschnittlicher Wärmeinhalt von ca. 22 MJ/kg findet.^[16] Ähnliches gilt für Wasserstoff oder Erdgas. Die Verbrennungswärme von Erdgas (Methan) ist etwa doppelt so hoch wie die von Kohle. Mineralöl wurde oben nicht erwähnt. Es hat eine höhere Verbrennungswärme als Kohle, jedoch geringer als Erdgas, ${\displaystyle \approx }$ 40–50 MJ/kg, je nach Brennstoff z. B. Diesel oder Benzin.

Der obige Wert 86.4 TJ/kg reduziert sich für verschiedene Reaktorsysteme, z. B. Leichtwasserreaktoren (LWR) und Brennstoffkreisläufe wie folgt:^[17]

Eine Umwandlung von thermischer zu elektrischer Energie erfolgt mittels Dampfkreislauf, wobei die Energie wie folgt umgewandelt wird

${\displaystyle Q_{th}/3=Q_{e}}$

Oder anders gesagt, der Wirkungsgrad von Kraftwerken liegt etwa bei einem Drittel ${\displaystyle \eta \approx 0,33}$, d. h. ein Kernkraftwerk mit 1 GW elektrischer Leistung produziert eigentlich 3 GW thermische Wärme. Geht man von 24.000 MWh/kg aus, bzw. 8.000 MWh/kg elektrisch aus, entspricht dies rund 1/3 kg bzw. man benötigt ca. 8 kg Uran-235 am Tag für diese Menge. Liefert ein modernes Brennelement eine (hohe) Ausbeute (Abbrand) von 45.000 MWd pro Tonne Uran (tU), produziert dieses 45.000 × 24.000 kWh × 1/3 = 360 Millionen kWh Strom. Anders gesagt, liefern somit 45 kg spaltbares Material diese Strommenge. Der Abbrand von nicht-angereichertem Uran, wie es in dem schwerwasser-moderierten CANDU-Reaktor zum Einsatz kommt, liegt bei ca. 7.500 bis 9.375 MWh/tU.^[18][19] Der moderne Europäischer Druckwasserreaktor (EPR) wurde für 1.650 MWe bzw. 1,6 GWe ausgelegt und benötigt ca. 17 % weniger Brennstoff als ältere Kraftwerke.^[20][21]

Radioaktive Abfälle

Es ist nicht möglich, Energie zu erzeugen, sondern nur zu transformieren, z. B. von Kernenergie bzw. kinetischer (die Bewegung der Spaltfragmente im Kernbrennstoff) zu thermischer (Wärme entsteht—Uran wird heiß) und dann zu elektrischer Energie. Bei der Kernspaltung entstehen bei diesem Vorgang der Energiegewinnung radioaktive Endprodukte. Zwischen 1954 und 2016 hat die IAEA weltweit rund 390.000 Tonnen radioaktive Abfälle erfasst, davon sind etwa ein Prozent hochradioaktive Abfälle.^[22] Rund ein Drittel wurde durch nukleare Separation wiederaufgearbeitet, die anderen zwei Drittel wurden gespeichert. Die USA haben seit 1954 rund 90.000 (metrische) Tonnen radioaktive Abfälle erzeugt und die aktiven Kernreaktoren produzieren etwa 2.000 Tonnen pro Jahr.^[23] In Deutschland werden aus rund 60 Jahren Kernenergienutzung 10.100 Tonnen hochradioaktive Abfälle bis 2080 erwartet;^[24] Die derzeitigen hochradioaktiven Abfälle lagern gesichert in Castoren. In Zwischenlagern in Deutschland befinden sich derzeit rund 130.000 m³ mittel- und schwachradioaktive Abfälle; vgl. auch die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE).

Antriebstechnik

Ein Nebenbereich der Kerntechnik ist die Nutzung der Kernenergie für Antriebe, wobei je nach Art der Anwendung sehr unterschiedliche Technologien zum Einsatz kommen. Hauptanwendungen finden sich bei Reaktoren (Kraftwerke) für Schiffe (Atom-U-Boote, Eisbrecher und Flugzeugträger). Auch werden dezentrale, schwimmende Kernkraftwerk geplant.

Brennstoff- und Abfallbehandlung

Die Kernbrennstofftechnik befasst sich mit der Gewinnung und Aufbereitung der notwendigen Kernbrennstoffe für Kernkraftwerke und -waffen sowie die Wiederaufarbeitung von Brennstoff nach dem Gebrauch.

Ein weiteres Fachgebiet innerhalb der Kerntechnik ist die Behandlung und die Lagerung von radioaktiven Abfällen, die beim Betrieb von kerntechnischen Anlagen aller Art – nicht nur Kernkraftwerken – anfallen, sowie der Rückbau kerntechnischer Anlagen nach der Stilllegung.

Chemische Prozesse und Technologie

Mit der Kerntechnik sind eine Vielzahl nuklear-chemischer Techniken und Prozesse sowie entsprechende Entwicklung und Betrieb von Anlagen (bspw. Wiederaufarbeitungsanlagen) verbunden.^[25]

Dekommissionierung / Rückbau / Entsorgung / Transport

Der Rückbau englisch nuclear decommissioning ‚nukleare Entsorgung‘ und die englisch nuclear waste management ‚Verwaltung der nuklearen Entsorung‘ alter und ausgedienter Anlagen ist ein Spezialgebiet der Kerntechnik.^[26] Es hat die Aufgabe, die Anlagen fachgerecht und sicher zurück zu bauen. Dazu zählen auch kontaminierte Anlagen, Teilen oder (Kern-)Material, welches sicherheitsgerecht zu entsorgen ist. Ebenfalls spielt der Transport und die Aufbewahrung von Kernbrennstoffen eine wichtige Rolle.^[27] Die ehemals für Kernanlagen genutzten Flächen, falls keine andere Verwendung besteht, sollen dann zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden. Es gibt eine Vielzahl von Anlagen, die bereits zurückgebaut wurden oder sich noch im Rückbau befinden. Dazu zählen stillgelegte Forschungsreaktoren, Prototypenanlagen, Kernreaktoren bzw. Kernkraftwerke (z. B. Dounreay), militärische Anlagen (z. B. Rocky Flats), der Rückbau von chemischen Prozessanlagen usw. Das Fachgebiet ist multidisziplinär und erfordert Fachkenntnisse aus anderen Teilgebieten.

Fusionstechnik

Weitgehend unabhängig von der Kernenergietechnik auf Basis der Kernspaltung (Fission) ist die zivile Energiegewinnung durch Kernverschmelzung (Fusion), die sich seit Jahrzehnten in Forschung & Entwicklung befindet. Diese Technik beruht auf einem grundlegend unterschiedlichen Kernreaktionen und erfordert daher völlig andere Anlagen und Verfahren. Experten sehen zwar ein großes Entwicklungspotential für diese Technik, erwarten aber eine Bereitschaft für die großtechnische Nutzung frühestens um 2050.

Kernenergietechnik

Das Feld innerhalb der Kernenergietechnik (und wohl auch der gesamten Kerntechnik) mit der derzeit größten Bedeutung für den Menschen ist die Nutzung der freigesetzten Energie von Kernspaltungsprozessen für die zivile Energieversorgung in stationären oder bewegten (vgl. Antriebe) Kernkraftwerken. Die Reaktortechnik beschreibt das „Herz“ dieser Kraftwerke, nebst den thermodynamischen Prozessen (Fachgebiet Thermohydraulik), der Dampfturbine und dem Turbogenerator, welche im Rahmen der Kernkraftwerktechnik entwickelt werden.

Die Kernkraftwerktechnologie ist seit Jahrzehnten großtechnisch erprobt und derzeit (Stand 2023) in mehr als 400 Kraftwerksreaktoren weltweit im Einsatz.^[28] Dabei basieren 2/3 der Anlagen auf dem Druckwasserreaktor. Besondere Bedeutung kommt bei der Kernkraftwerktechnologie der Überwachung der Anlagensicherheit durch Anlagenerrichter, -betreiber, Behörden und Sachverständige zu.

Kernwaffentechnik

Eine andere Form der Nutzung der Kernenergie, jedoch in ihrer militärischen Form, ist die Kernwaffentechnik. Diese befasst sich mit der Entwicklung von Sprengsätzen auf der Basis von Kernspaltung („klassische Atombombe“) und -fusion (Wasserstoffbombe). Solche Waffen dienen seit dem Kalten Krieg als nukleare Abschreckung, nur ganz vereinzelt erfolgte eine zivile Nutzung. Das Wissen aus der thermonuklearen Forschung (ab 1950er Jahren, speziell auch der Plasmaphysik) gilt als Vorlage für die Erforschung der kontrollierten Kernfusion.

Radionuklidtechnik

Ein vielfältiges Nebenfeld der Nukleartechnik ist die Nutzung der ionisierenden Strahlung von Radionukliden. Es ergeben sich hier die unterschiedlichsten Anwendungsmöglichkeiten in Medizin, Industrie und Forschung.^[29][30]

Das wohl wichtigste Anwendungsgebiet bildet hierbei die Medizintechnik, wo Radionuklide und deren Strahlung in der Radiologie und der Nuklearmedizin sowohl in der Diagnostik als auch in der Behandlung von Krankheiten zum Einsatz kommen.

In der Medizintechnik, aber auch in der Werkstoffprüfung und in anderen Industrie- und Forschungszweigen kommen vielfältige kernphysikalische Mess-, Diagnose- und Analyse- und Prüftechniken zum Einsatz.

Weitere Anwendungen für Radionuklide und deren Strahlung sind beispielsweise die Lebensmittelkonservierung durch Bestrahlung, Ionisationsrauchmelder, Tritiumgaslichtquellen und Leuchtfarben, Radionuklidbatterien und -heizelemente, Betavoltaik und viele andere mehr.

Strahlenschutztechnik – Messtechnik nuklearer Strahlung

Im weiteren Sinne zur Nukleartechnik wird auch der Strahlenschutz gezählt, der in allen oben genannten Bereichen berücksichtigt wird. Dieser befasst sich nicht direkt mit der Nutzung der Radioaktivität, sondern im Gegenteil mit der Minderung der negativen Auswirkungen radioaktiver und sonstige ionisierende Strahlung künstlichen oder natürlichen Ursprungs. Die Strahlenschutztechnik entwickelt auf der Basis der Erkenntnisse von Strahlenbiologie, Radiotoxizität und der Radioökologie Techniken zur Minderung oder Vermeidung schädlicher Einwirkung auf den menschlichen Organismus und die Umwelt.

Die Messtechnik ionisierender und anderer Strahlung ist auch bekannt als Radiometrie bzw. Kernstrahlungsmesstechnik.

National

Bekannte Industrieunternehmen für Kerntechnikprodukte waren seit den ersten Jahrzehnten nach den Genfer Gesprächen zur friedlichen Nutzung der Atomenergie die Hersteller. Heute sind viele der Unternehmen nicht mehr im Kerntechnikgeschäft tätig. Die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Korrektheit.

• AEG
• Arbeitsgemeinschaft BBC-Krupp
• Babcock (USA und Weltweit, auch Deutschland, dort und heute: Bilfinger Engineering & Technologies)
• Heraeus (Brennelemente usw.)
• KWU
• MAN
• Nukem (Subfirmen Alkem etc.)
• Siemens-Schuckertwerke, später Siemens, heute Framatome GmbH
• Siemens Energy liefert nichtnukleares Equipment, z. B. Dampfturbinen, Generatoren und Betriebsinstrumentierungs- und Kontrollsysteme
• Urenco (Urananreicherung; Pan-europäisch)
• Vakutronik (ehemals DDR)

Weitere Unternehmen sind die Enrichment Technology Company (ETC), die BGZ Gesellschaft für Zwischenlagerung, die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) oder die EWN Entsorgungswerk für Nuklearanlagen.

International

International sind aus den Atomenergie-Nationen wie z. B. den USA, UK, Frankreich, China usw. die folgenden Hersteller im Bereich von Leistungsreaktoren und Kernkraftwerken bekannt:

• Areva, heute Orano; sowie EDF (siehe auch EPR) (Frankreich)
• Bharat Heavy Electricals; Larsen & Toubro (beide Indien)
• Die ehemalige British Nuclear Fuels (Teil von Westinghouse geworden)
• China National Nuclear Corporation (CNNC)
• GE Vernova Hitachi Nuclear Energy (GVH), Hersteller von Siedewasserreaktoren (SWR)
• Korea Electric Power Corporation (Hersteller des APR1400)
• Mitsubishi Heavy Industries (MHI) bzw. die Mitsubishi Nuclear Energy Systems (Japan)
• Toshiba (Japan)
• Rosatom und seine Tochterunternehmen, z. B. Atomstroiexport (Russland)
• Westinghouse Electric Company (USA)

Weitere Reaktordesigner und Unternehmen im Kernbrennstoffkreislauf sind z. B. OKBM, OKB Gidropress, TechnicAtome, Framatome, Holtec International, Rolls-Royce uvm.

Studienangebote in Deutschland (Beispiele)

Hinweis: Die Liste ist insofern unvollständig, als keine der Kerntechnik naheliegenden Themen der Forschung oder Entwicklung berücksichtigt werden. Dazu zählen Beschleunigertechnologie, Medizinphysik, nukleare Entsorgungstechnologien, Abrüstung und Kontrolle, usw. Eine Vielzahl an Lehrmöglichkeiten bieten weiterhin die Länder USA, Frankreich und Großbritannien. Es wird empfohlen, aktuelle Suchmaschinen für Studiengänge zu nutzen. Die List ist Stand 2023. Vergleiche auch die Institute weiter unten.

• Studiengang Nukleartechnologien an der TUM^[40]
• Studiengang Nuclear Safety Engineering (Master) an der RWTH^[41]
• Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und -technik (LRST)^[42], RWTH Aachen
• FH Aachen/Jülich:
  • Vertiefungsrichtung Energietechnik (bis ca. 2011: Kerntechnik) im Studiengang Maschinenbau (B.Eng);^[43]
  • European Master of Science in Nuclear Applications (M.Sc) an der FH Aachen/Jülich^[44]

Studienangebote (Listen)

• Verwandte Studiengänge in der Nuklearchemie, die häufig im Zusammenhang mit Kerntechnik stehen. Dazu bietet die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCH) eine aktuelle (Stand 2020) Kontaktliste zur Verfügung, siehe dort.^[45]
• Eine Online-Liste zu europaweiten Studiengängen zusammengestellt und herausgegeben von der European Nuclear Society^[46]

Rückgang Studienfächer

Folgende Teile dieses Abschnitts scheinen seit 2012 nicht mehr aktuell zu sein:

Kennzahlen bitte erneuern!

Bitte hilf uns, die fehlenden Informationen zu recherchieren und einzufügen.

Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen (beispielsweise Einzelnachweisen) ausgestattet. Angaben ohne ausreichenden Beleg könnten demnächst entfernt werden. Bitte hilf Wikipedia, indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfügst.

Studien, Statistiken, usw. fehlen.

In Deutschland hat im Zuge des Atomausstiegs Deutschlands das Interesse an einer Tätigkeit in der Kerntechnik stark abgenommen.^[47] Infolge der zurückgehenden Nachfrage wurde auch das Ausbildungsangebot an deutschen Hochschulen deutlich reduziert, obwohl es an deutschen Hochschulen noch zahlreiche Lehrstühle gibt, die auf dem Gebiet der klassischen Kerntechnik tätig sind.^[48] Nur noch wenige Hochschulen bieten im Bereich Kerntechnik Studiengänge, Vertiefungsrichtungen oder Schwerpunkte an.

Des Weiteren wird in der deutschen Hochschulpolitik die „Angewandte Kernphysik“ als Kleines Fach eingestuft. Eine Übersicht über die Fachstandorte und die Entwicklung der Zahl der Professuren gibt eine Karte der Arbeitsstelle Kleine Fächer.^[49]

National

Hinweis: Die Liste ist nur eine Auswahl mit Beispielen und erhebt keine Anspruch auf Vollständigkeit. Des Weiteren findet ggfs. eine Verschmischung von Kernphysik-naher und Kerntechnik-naher Forschung statt. Wie die einzelnen Institute sich abgrenzen und ob diese auch Studienangebote anbieten muss im Einzelfall geprüft werden. (Stand 2023)

• Institut für Energie und Klimaforschung, dort Nukleare Entsorgung (IEK-6) des FZ Jülich^[50]
• JRC Karlsruhe (ehemaliges Europäisches Institut für Transurane (ITU)) am KIT Karlsruhe
• Institut für Nukleare Entsorgung (INE)^[2] am KIT Karlsruhe
• Institut für Angewandte Thermofluidik (IATF)^[51] des KIT Karlsruhe, dort die Einrichtungen:
  • Professur für Innovative Reaktorsysteme
  • Professur für Fusions- und Reaktortechnik
• Institut für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR)^[52] des KIT Karlsruhe, siehe dort die verschiedenen Einrichtungen
• Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik (Institut für Energiewesen) an der TU Dresden^[53]
• Spezialisierungsfach Kernenergietechnik am Institut für Kernenergetik und Energiesysteme (IKE) der Universität Stuttgart^[54]

• Tritium Laboratory Karlsruhe (TLK) des KIT Karlsruhe (seit 1993^[55])

International

Dazu zählen verschiedene Großforschungseinrichtungen, wie z. B. das französische Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), das U. S. Department of Energy (DOE) (Vorgänger-Organisation: Atomic Energy Commission (AEC)) und seine Sub-Organisationen, die englische Atomic Energy Research Establishment (AERE), bzw. ihre Nachfolgeorganisation United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) und viele weitere Einrichtungen.

Siehe auch die Labore im Artikel Kernphysik.

Preise und Auszeichnungen

• Atoms for Peace Award
• Enrico-Fermi-Preis
• Siehe auch die verwandten Preise und Auszeichnungen in der Kernphysik

Atomenergiegegner

Kritiker lehnen die Kerntechnik – insbesondere die Kernenergie- und -waffentechnik – wegen der großen potentiellen Schäden für die Menschheit, Natur und Umwelt ab. Nach Einschätzung der Gegner sind die mit der Kernenergietechnik verbundenen Gefahren zu gravierend und die Risiken nicht ausreichend beherrschbar. Als Beleg führen sie die verschiedenen teils schweren Unfälle an, die sich in der Vergangenheit bereits in kerntechnischen Anlagen ereignet haben. Sie verlangen daher, auf die Nutzung der Kernkraft zu verzichten.

Proliferation

Um die Verbreitung von Anlagen, Geräten, Material usw. zum möglichen Bau von Kernwaffen zu unterbinden, wurde die Gruppe der Kernmaterial-Lieferländer als Reaktion auf die erste von Indien entwickelte und gezündete Atombombe gegründet.^[60][61]

Einsteiger, Interessierte und Schüler

• Markus Borlein: Kerntechnik (= Vogel Fachbuch). 2., überarb. Auflage. Vogel, Würzburg 2011, ISBN 978-3-8343-3253-0.
• Martin Volkmer: Radioaktivität und Strahlenschutz. INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft, 2012 (kernd.de).
• Martin Volkmer: Kernenergie Basiswissen. INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft, 2013 (kernd.de).
• Winfried Koelzer: Lexikon zur Kernenergie. Ausgabe Januar 2019. KIT Scientific Publishing, 2019, doi:10.5445/KSP/1000088491 (Open Access).

Fachbücher

• Gerhard Blumentritt, Lothar Schwaar: Kerntechnik im Blickpunkt. VEB Fachbuchverlag Leipzig, Leipzig 1979.
• Harold Etherington (Hrsg.): Nuclear Engineering Handbook. McGraw-Hill Book Company, 1958 (englisch, archive.org).
• Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher (Hrsg.): Kerntechnik. B. G. Teubner, Stuttgart 1958.
• R.L. Murray: Einführung in die Kerntechnik (= Hochschulbücher für Physik. Band 11). Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1959 (Neuauflage ISBN 978-0-12-812881-7).
• Dan Gabriel Cacuci (Hrsg.): Handbook of Nuclear Engineering. Springer US, Boston, MA 2010, ISBN 978-0-387-98130-7, doi:10.1007/978-0-387-98149-9 (englisch, Modernes Referenzwerk mit 3700 Seiten).
• Albert Ziegler, Hans-Josef Allelein (Hrsg.): Reaktortechnik. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-33845-8, doi:10.1007/978-3-642-33846-5.
• Kenneth D. Kok (Hrsg.): Nuclear Engineering Handbook. 2. Auflage. CRC Press, 2016, ISBN 978-1-315-37382-9, doi:10.1201/9781315373829 (englisch).
• Ehud Greenspan (Hrsg.): Encyclopedia of Nuclear Energy. Elsevier, Amsterdam 2021, ISBN 978-0-12-819732-5 (englisch, 4 Bände, über 3000 Seiten.).
• Hartmut Frey: Kernenergie: Kraftwerkstypen, Entwicklungen und Risiken. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-31511-5, doi:10.1007/978-3-658-31512-2.

Geschichte

• Bertram Winde, Lotar Ziert: Organisation der Kernforschung und Kerntechnik in der Deutschen Demokratischen Republik (= Kleine Bibliothek der Kerntechnik). VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1961.
• Robert Gerwin: Atoms in Germany. Econ Verlag, 1964 (englisch).
• Schweizerische Gesellschaft der Kernfachleute: Geschichte der Kerntechnik in der Schweiz: Die ersten 30 Jahre 1939-1969 (= Alte Forscher - aktuell. Band 3). Olynthus, 1992, ISBN 3-907175-16-6.

Zeitschriften (Auswahl)

• Nuclear Science and Engineering
• Annals of Nuclear Energy
• Applied Radiation and Isotopes
• Atoms
• Atomkernenergie (1956–1978), danach Kerntechnik
• Atompraxis, vereint mit Kerntechnik
• Atomic Energy oder Atomnaya Energiya (russisch)
• Journal of Nuclear Engineering
• Journal of Nuclear Science and Technology
• Kerntechnik (seit 1978)
• Progress in Nuclear Energy
• Nuclear Engineering and Design
• Nuclear Engineering and Technology (NET)
• Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section
• Nuclear Science and Engineering
• Nuclear Technology
• Nucleonics (1947–1967)
• Progress in Nuclear Energy
• Power Reactor Technology (1957–1972)
• uvm.