Jetzt ist klar, dass Energie frei wird, wenn man (die richtigen) Atomkerne spaltet. Und wir wissen, wie man eine Kettenreaktion startet. Doch es gibt noch ein Problem: Die Kettenreaktion muss gesteuert und gebremst werden. Schließlich will niemand, dass das Kernkraftwerk unkontrolliert läuft. Nur - wie macht man das?

Neutronen wegfangen...

Die entscheidende Rolle spielen die Neutronen. Weil bei jedem Spaltprozess mehr als ein Neutron entsteht, können theoretisch in jeder folgenden Generationen mehr Kernspaltungen als in der vorhergehenden ausgelöst werden. Man muss daher die Anzahl der Neutronen im Reaktor verringern. Das geschieht durch so genannte Steuerstäbe, die den nicht erforderlichen Teil der Neutronen wegfangen.

Man geht davon aus, dass bei der Spaltung von Uran-235 im Schnitt 2,3 Neutronen erzeugt werden. Nehmen wir an, wir hätten 100 Neutronen zur Verfügung und spalteten damit 100 Kerne Uran-235. Es entstünden 230 neue, schnelle Neutronen. Einige (ca. 20) von ihnen entwichen aus dem Reaktorkern (und werden abgefangen), andere (ca. 40) würden in Urankernen absorbiert, ohne eine Spaltung auszulösen - so blieben 170 Neutronen, die durch den Moderator gebremst würden.

Auch von diesen gingen einige für die folgende Spaltung verloren (insgesamt ca. 70) - auch dadurch, dass man sie in Steuerstäben wegfängt. So stünden in der nächsten Generation wieder 100 Neutronen für Spaltungen zur Verfügung.

Und wie fangen die Steuerstäbe die Neutronen weg? 

Steuerstäbe bestehen aus Metallen wie Bor, Silber, Indium oder Cadmium. Solche Metalle schlucken die Neutronen in einer eigenen Kernreaktion: Sie nehmen die Neutronen auf und reagieren mit ihnen.

Bor-Atomkerne z. B. zerfallen nach der Aufnahme des Neutrons:

Als Reaktionsprodukte entstehen Lithium- und Heliumkerne sowie Gammastrahlung. Der Heliumkern nimmt Elektronen aus der Umgebung auf und wird dadurch zu Heliumgas, das sich im Steuerstab sammelt.

Bei Cadmium ist die Reaktion noch einfacher:

Hier entsteht durch Neutroneneinfang ein schwereres Cadmium-Isotop und Gammastrahlung.Weil das Metall der Steuerstäbe sich also mit der Zeit verändert, müssen diese immer wieder ausgetauscht werden - üblicherweise alle sechs Jahre.