Ein Reaktor, der ganz gezielt daraufhin ausgelegt ist, neuen Kernbrennstoff zu „erbrüten”, ist der „Schnelle Brüter”.

In Leichtwasserreaktoren kann von den in der Natur vorkommenden Uranisotopen nur das Uran U 235 durch thermische Neutronen gespalten werden. Mit Schnellen Brutreaktoren kann man dagegen auch das in viel größerer Menge vorhandene Isotop U 238 nutzen, indem es mit Hilfe der bei der Kernspaltung entstehenden schnellen Neutronen in das Plutonium-Isotop Pu 239 umgewandelt wird.

So ganz nebenbei: Ein Reaktor vom Typ Schneller Brüter, der Experimental Breeder Reactor I in Arco, Idaho, USA, war weltweit der erste Reaktor, mit dem Strom aus Kernenergie erzeugt wurde; am 20. Dezember 1951.

Weil für die Brutprozesse im Schnellen Brüter schnelle Neutronen benötigt werden, scheidet Wasser als Kühlmittel aus – es würde die Neutronen abbremsen. Wasser könnte auch die Wärme aus dem sehr kompakten Reaktor nicht schnell genug abführen. Daher werden Schnelle Brüter üblicherweise mit flüssigem Natrium gekühlt, das dabei allerdings durch die Neutronenstrahlung radioaktiv wird.

In einem Zwischenwärmetauscher gibt das radioaktive Natrium daher seine Wärmeenergie an einen zweiten Natriumkreislauf außerhalb des Neutronenfeldes ab. Dieser zweite Natriumkreislauf verhindert, dass bei einem Störfall das radioaktive Natrium des ersten Kreislaufs mit dem Wasser des Dampfkreislaufs in Berührung kommt. Der entstehende Dampf treibt die Turbine an, und wird in einem Kondensator zu Wasser gekühlt.

Wie läuft der Prozess des Brütens genau ab? Das Uran-Isotop U 238 wird dabei in das Plutonium-Isotop Pu 239 verwandelt. Die Zerfallsreihe sieht so aus:
U 238 + n -> U 239 -> Np 239 + e^- -> Pu 239 + e^-

Welcher Prozess läuft da zweimal in den Neptunium-239- und Uran-239-Kernen ab? Wer jetzt mit den Schultern zuckt, sollte vielleicht einmal einen Blick in das Modul über Kernzerfälle werfen. Sind es...

a) Alpha-Zerfälle?

b) Beta-Zerfälle?

c) Gamma-Zerfälle?