Brennstoffstäbe

Brennstoffstäbe sind röhrenförmige Bauteile in Kernreaktoren, die den Kernbrennstoff enthalten. In Leichtwasserreaktoren besteht der Brennstoff üblicherweise aus Pellets aus Uranoxid (UO2), die in dünnen Hüllrohren aus Zirkoniumlegierung eingeschlossen sind. Mehrere Stäbe bilden zusammen ein Brennelement (Fuel Assembly), das zusammen mit dem Kühlmittel den Kern erhitzt und die Kernspaltung ermöglicht. Die Stäbe sind so angeordnet, dass eine möglichst gleichmäßige Neutronenverteilung und eine effektive Wärmeabgabe gewährleistet sind.

Der Brennstoff besitzt je nach Reaktortyp angereichertes Uran (typisch einige Prozent U-235 in Leichtwasserreaktoren) oder andere Brennstoffvarianten wie Th-U- oder Mischoxidvarianten. In vielen Stäben befinden sich Zusatzstoffe, die die Reaktivität zu Beginn des Lebenszyklus beeinflussen, z. B. Spaltabsorber wie Gadolinium, die nach Nutzung allmählich verbraucht werden.

Brennstoffstäbe müssen hohen Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Neutronenresistenz genügen. Daher kommen Materialien wie Zirkoniumlegierungen für die Hüllrohre zum Einsatz. Die Brennstäbe werden regelmäßig ausgetauscht, wenn der Brennstoff seine Nutzungsdauer erreicht hat. Der verbrauchte Brennstoff wird zunächst in Spent-Fuel-Pools oder Trockenlagerung gelagert, bis eine endgültige Entsorgung erfolgt.

In anderen Reaktortypen, wie dem BWR, unterscheiden sich Aufbau und Betriebsweise, der Grundzweck bleibt jedoch derselbe: Wärme aus Kernspaltung durch Brennstoffstäbe zu erzeugen.