In Kernkraftwerken gehört der Umgang mit Radioaktivität zum Alltag: Bei der Stromerzeugung durch Kernenergie entsteht Strahlung, die dem Menschen und der Umwelt gefährlich werden kann.

Die radioaktiven Produkte, die bei der Kernspaltung entstehen, werden in unseren Kernkraftwerken deshalb sicher eingeschlossen und die Strahlung abgeschirmt. Diese grundsätzlichen Anforderungen müssen sowohl während des normalen Reaktorbetriebs als auch im Störfall erfüllt sein.

In einem Kernkraftwerk werden Atomkerne gespalten – klar. In der Regel ist das Uran 235 – und dabei tritt, wie im Modul "Kettenreaktion" beschrieben, Neutronen- und Gammastrahlung auf. Beispiel: Ein Uranatom kann nach Einfang eines Neutrons in ein Yttrium-, ein Iod-Atom und drei Neutronen zerfallen. Zusätzlich tritt Gammastrahlung auf.

So entstehen bei der Kernspaltung ständig instabile Atomkerne; im Kernkraftwerk etwa 200 Spaltproduktnuklide verschiedener Elemente, darunter auch Edelgase. Viele der Spaltprodukte haben Halbwertszeiten im Bereich von Sekunden und Minuten, aber das radiologische bedeutsame Cs-137 hat eine Halbwertszeit von rund 30 Jahren, und einige Spaltprodukte haben noch viel längere Halbwertszeiten. Die Spaltprodukte wandeln sich durch Aussenden von Neutronen- sowie Beta- und Gammastrahlung in stabile Kerne um.

Viele – nicht-radioaktive – Atome können Neutronen „einfangen“ und leiden hinterher an „atomarem Übergewicht“. Dann zerfallen sie spontan in leichtere Kerne. So etwas kann zum Beispiel dem Sauerstoff passieren: Er kann sich durch Einfang eines Neutrons in radioaktiven Stickstoff umwandeln. Mehr dazu kann im Modul über Strahlungsarten nachgelesen werden.

(Aktivierung)

(radioaktiver Zerfall)

Dieses Prinzip nennt man „Aktivierung”. Aktiviert werden kann nicht nur der Sauerstoff aus der Luft, sondern auch Eisen und Kobalt aus Rohrleitungen und Betonwänden. Beim Zerfall wird jeweils Gammastrahlung frei.

Eisen und Kobalt kommen im Kernkraftwerk vor. Jeweils eines der Metallatome fängt ein Neutron ein – und dann? Wie viele Neutronen und wie viele Protonen enthalten die Atome hinterher?