Hoe word kernenergie opgewekt?

Kernenergie is energie opgewekt door kernreacties, de reacties waarbij atoomkernen zijn betrokken. Kernenergie komt in alle gevallen beschikbaar in de vorm van warmte, die in een kerncentrale op conventionele manier (via stoom, turbines en generatoren) in elektriciteit kan worden omgezet.

De atoomkernen met een massa overeenkomend met die van ijzer (ca. 56 nucleonen) zijn energetisch bezien van alle kernen in het periodiek systeem het stabielst. Bij zwaardere of lichtere kernen is het theoretisch mogelijk energiewinst te halen door het samenvoegen van lichte (kernfusie) of het splijten van zware kernen (kernsplijting). De nieuwe atoomkernen die hierbij ontstaan, zijn samen wat lichter dan de som van de uitgangsmaterialen. De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein:


Waarin:

E = Energie
m = Massa
c² = Lichtsnelheid in het kwadraat
Omdat de term c² zo groot is, komt er bij kernreacties zeer veel energie vrij, ook als maar een klein gedeelte (een paar procent) van de massa wordt omgezet. In de praktijk wordt vrijwel alleen gebruikgemaakt van de splijting van kernen van uranium- en plutonium-isotopen. Ook andere kernen, zoals van thorium zijn splijtbaar. Plutonium ontstaat vanzelf uit uranium tijdens de kernreacties in de reactorkern en wordt ook gedeeltelijk gespleten, waarbij natuurlijk ook energie vrijkomt. Gebruikte splijtstof kan voor circa 95% hergebruikt worden, men spreekt van opwerking. De overige procenten, en de materialen die als verpakking hebben gediend van de splijtingsmaterialen en die ook in meerdere of mindere mate radioactief zijn geworden, vormen samen het zogenoemde kernafval.