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Kernbrennstoff,

 

Material, das Spaltstoffe (meistens in Isotopengemischen) als Metall oder in Form von Legierungen oder chemischen Verbindungen enthält und in Kernreaktoren zur Energiegewinnung eingesetzt wird. Der derzeit wichtigste Kernbrennstoff ist das Uran (U) - metallisch, als Dioxid, als Uran-Plutonium-Mischoxid oder als Carbid - mit verschieden großem Anreicherungsfaktor seines thermisch spaltbaren Isotops U 235. Künstliche, in Kernbrennstoffen enthaltene Spaltstoffe sind die Plutoniumisotope Pu 239 und Pu 241 sowie das Uranisotop U 233, die durch Neutroneneinfang in thermischen und schnellen Reaktoren aus U 238 beziehungsweise in Hochtemperaturreaktoren aus Th 232 gebildet werden. Die heute bekannten und wirtschaftlich nutzbaren Vorräte an Uran (Erzvorkommen v. a. in Afrika, Nordamerika, Europa und Australien ohne China und die ehemaligen Ostblockländer) werden auf rd. 3,55 Mio. t geschätzt, davon gelten 2,25 Mio. t als gesichert. Dieser Vorrat, in Leichtwasserreaktoren genutzt, entspricht etwa 60 bis 80 Mrd. t SKE (Steinkohleneinheiten). In Hochtemperaturreaktoren und fortgeschrittenen Leichtwasserreaktoren mit hoher Konversion ist die Ausnutzung 6- bis 8-mal größer als in den heutigen Leichtwasserreaktoren, bei schnellen Brutreaktoren 40- bis 60-mal. Die Kernbrennstoffe werden in Brennelementen in die Spaltzonen der Kernreaktoren eingebracht.