Antriebstechnik

Ein Nebenbereich der Kerntechnik ist die Nutzung der Kernenergie für Antriebe, wobei je nach Art der Anwendung sehr unterschiedliche Technologien zum Einsatz kommen. Hauptanwendungen finden sich bei Reaktoren (Kraftwerke) für Schiffe (Atom-U-Boote, Eisbrecher und Flugzeugträger). Auch werden dezentrale, schwimmende Kernkraftwerk geplant.

Brennstoff- und Abfallbehandlung

Die Kernbrennstofftechnik befasst sich mit der Gewinnung und Aufbereitung der notwendigen Kernbrennstoffe für Kernkraftwerke und -waffen sowie die Wiederaufarbeitung von Brennstoff nach dem Gebrauch.

Ein weiteres Fachgebiet innerhalb der Kerntechnik ist die Behandlung und die Lagerung von radioaktiven Abfällen, die beim Betrieb von kerntechnischen Anlagen aller Art – nicht nur Kernkraftwerken – anfallen, sowie der Rückbau kerntechnischer Anlagen nach der Stilllegung.

Chemische Prozesse und Technologie

Mit der Kerntechnik sind eine Vielzahl nuklear-chemischer Techniken und Prozesse sowie entsprechende Entwicklung und Betrieb von Anlagen (bspw. Wiederaufarbeitungsanlagen) verbunden.

Dekommissionierung / Rückbau / Entsorgung / Transport

Der Rückbau (englisch: Nuclear decommissioning) und die Entsorgung (englisch: Nuclear waste management) alter und ausgedienter Anlagen ist ein Spezialgebiet der Kerntechnik. Es hat die Aufgabe, die Anlagen fachgerecht und sicher zurück zu bauen. Dazu zählen auch kontaminierte Anlagen, Teilen oder (Kern-)Material, welches sicherheitsgerecht zu entsorgen ist. Ebenfalls spielt der Transport und die Aufbewahrung von Kernbrennstoffen eine wichtige Rolle. Die ehemals für Kernanlagen genutzten Flächen, falls keine andere Verwendung besteht, sollen dann zu ihrem ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden. Es gibt eine Vielzahl von Anlagen, die bereits zurückgebaut wurden oder sich noch im Rückbau befinden. Dazu zählen stillgelegte Forschungsreaktoren, Prototypenanlagen, Kernreaktoren bzw. Kernkraftwerke (z. B. Dounreay), militärische Anlagen (z. B. Rocky Flats), der Rückbau von chemischen Prozessanlagen usw. Das Fachgebiet ist multidisziplinär und erfordert Fachkenntnisse aus anderen Teilgebieten.

Fusionstechnik

Weitgehend unabhängig von der Kernenergietechnik auf Basis der Kernspaltung (Fission) ist die zivile Energiegewinnung durch Kernverschmelzung (Fusion), die sich noch im Erforschungsstadium befindet. Diese Technik beruht auf einem grundlegend unterschiedlichen Kernreaktionen und erfordert daher völlig andere Anlagen und Verfahren. Experten sehen zwar ein großes Entwicklungspotential für diese Technik, erwarten aber eine Bereitschaft für die großtechnische Nutzung frühestens um 2050.

Kernenergietechnik

Das Feld innerhalb der Kernenergietechnik (und wohl auch der gesamten Kerntechnik) mit der derzeit größten Bedeutung für den Menschen ist die Nutzung der freigesetzten Energie von Kernspaltungsprozessen für die zivile Energieversorgung in Kernkraftwerken. Die Reaktortechnik beschreibt das ‚Herz‘ dieser Kraftwerke, nebst den thermodynamischen Prozessen (Fachgebiet Thermohydraulik), der Dampfturbine und dem Turbogenerator. Die Kernspaltungstechnologie ist seit Jahrzehnten großtechnisch erprobt und derzeit (Stand 2023) in mehr als 400 Kraftwerksreaktoren weltweit im Einsatz. Dabei basieren 2/3 der Anlagen auf dem Druckwasserreaktor. Besondere Bedeutung kommt bei der Kernspaltungstechnik der Überwachung der Anlagensicherheit durch Anlagenerrichter, -betreiber, Behörden und Sachverständige zu.

Kernwaffentechnik

Eine andere Form der Nutzung der Kernenergie, jedoch in ihrer zerstörerischen Form, ist die Kernwaffentechnik. Diese befasst sich mit der Entwicklung von Sprengsätzen auf der Basis von Kernspaltung („klassische Atombombe“) und -fusion (Wasserstoffbombe). Solche Waffen dienen überwiegend militärischen Zwecken, nur ganz vereinzelt erfolgte eine zivile Nutzung. Das Wissen aus der thermonuklearen Forschung (ab 1950er Jahren, speziell auch Plasmaphysik) gilt als Vorlage für die Erforschung der kontrollierten Kernfusion.

Radionuklidtechnik

Ein vielfältiges Nebenfeld der Nukleartechnik ist die Nutzung der ionisierenden Strahlung von Radionukliden. Es ergeben sich hier die unterschiedlichsten Anwendungsmöglichkeiten in Medizin, Industrie und Forschung.

Das wohl wichtigste Anwendungsgebiet bildet hierbei die Medizintechnik, wo Radionuklide und deren Strahlung in der Radiologie und der Nuklearmedizin sowohl in der Diagnostik als auch in der Behandlung von Krankheiten zum Einsatz kommen.

In der Medizintechnik, aber auch in der Werkstoffprüfung und in anderen Industrie- und Forschungszweigen kommen vielfältige kernphysikalische Mess-, Diagnose- und Analyse- und Prüftechniken zum Einsatz.

Weitere Anwendungen für Radionuklide und deren Strahlung sind beispielsweise die Lebensmittelkonservierung durch Bestrahlung, Ionisationsrauchmelder, Tritiumgaslichtquellen und Leuchtfarben, Radionuklidbatterien und -heizelemente, Betavoltaik und viele andere mehr.

Strahlenschutztechnik

Im weiteren Sinne zur Nukleartechnik wird auch der Strahlenschutz gezählt, der in allen oben genannten Bereichen berücksichtigt wird. Dieser befasst sich nicht direkt mit der Nutzung der Radioaktivität, sondern im Gegenteil mit der Minderung der negativen Auswirkungen radioaktiver und sonstige ionisierende Strahlung künstlichen oder natürlichen Ursprungs. Die Strahlenschutztechnik entwickelt auf der Basis der Erkenntnisse von Strahlenbiologie und der Radioökologie Techniken zur Minderung oder Vermeidung schädlicher Einwirkung auf den menschlichen Organismus und die Umwelt.

National

Bekannte Industrieunternehmen für Kerntechnikprodukte waren seit den ersten Jahrzehnten nach den Genfer Gesprächen zur friedlichen Nutzung der Atomenergie die Hersteller:

• AEG
• Arbeitsgemeinschaft BBC-Krupp
• Babcock (USA und Weltweit, auch Deutschland, dort und heute: Bilfinger Engineering & Technologies)
• Heraeus (Brennelemente usw.)
• KWU
• MAN
• Nukem (Subfirmen Alkem etc.)
• Siemens-Schuckertwerke, später Siemens, heute Framatome GmbH
• Urenco
• Vakutronik (ehem. DDR)

Weitere Unternehmen sind die Enrichment Technology Company (ETC), die BGZ Gesellschaft für Zwischenlagerung, die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) oder die EWN Entsorgungswerk für Nuklearanlagen.

International

International sind aus den Atomenergie-Nationen wie z. B. den USA, UK, Frankreich, China usw. die folgenden Hersteller bekannt:

• Areva, heute Orano
• Atomstroiexport bzw. Rosatom
• Bharat Heavy Electricals
• Die ehemalige British Nuclear Fuels (Teil von Westinghouse geworden)
• China National Nuclear Corporation
• EDF (siehe auch EPR)
• Korea Electric Power Corporation (Hersteller des APR1400)
• Mitsubishi MHI bzw. Mitsubishi Nuclear Energy Systems
• Westinghouse Electric Company

Studienangebote in Deutschland (Beispiele)

Hinweis: Die Liste ist insofern unvollständig, als keine der Kerntechnik naheliegenden Themen der Forschung oder Entwicklung berücksichtigt werden. Dazu zählen Beschleunigertechnologie, Medizinphysik, nukleare Entsorgungstechnologien, Abrüstung und Kontrolle, usw. Eine Vielzahl an Lehrmöglichkeiten bieten weiterhin die Länder USA, Frankreich und Großbritannien. Es wird empfohlen, aktuelle Suchmaschinen für Studiengänge zu nutzen. Die List ist Stand 2023. Vergleiche auch die Institute weiter unten.

• Studiengang Nukleartechnologien an der TUM
• Studiengang Nuclear Safety Engineering (Master) an der RWTH
• Lehrstuhl für Reaktorsicherheit und -technik (LRST), RWTH Aachen
• FH Aachen/Jülich:
  • Vertiefungsrichtung Energietechnik (bis ca. 2011: Kerntechnik) im Studiengang Maschinenbau (B.Eng);
  • European Master of Science in Nuclear Applications (M.Sc) an der FH Aachen/Jülich

Studienangebote (Listen)

• Verwandte Studiengänge in der Nuklearchemie, die häufig im Zusammenhang mit Kerntechnik stehen. Dazu bietet die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCH) eine aktuelle (Stand 2020) Kontaktliste zur Verfügung, siehe dort.
• Eine Online-Liste zu europaweiten Studiengängen zusammengestellt und herausgegeben von der European Nuclear Society

Rückgang Studienfächer

In Deutschland hat im Zuge des Atomausstiegs Deutschlands das Interesse an einer Tätigkeit in der Kerntechnik stark abgenommen. Infolge der zurückgehenden Nachfrage wurde auch das Ausbildungsangebot an deutschen Hochschulen deutlich reduziert, obwohl es an deutschen Hochschulen noch zahlreiche Lehrstühle gibt, die auf dem Gebiet der klassischen Kerntechnik tätig sind. Nur noch wenige Hochschulen bieten im Bereich Kerntechnik Studiengänge, Vertiefungsrichtungen oder Schwerpunkte an.

Des Weiteren wird in der deutschen Hochschulpolitik die „Angewandte Kernphysik“ als Kleines Fach eingestuft. Eine Übersicht über die Fachstandorte und die Entwicklung der Zahl der Professuren gibt eine Karte der Arbeitsstelle Kleine Fächer.

National

Hinweis: Die Liste ist nur eine Auswahl mit Beispielen und erhebt keine Anspruch auf Vollständigkeit. Des Weiteren findet ggfs. eine Verschmischung von Kernphysik-naher und Kerntechnik-naher Forschung statt. Wie die einzelnen Institute sich abgrenzen und ob diese auch Studienangebote anbieten muss im Einzelfall geprüft werden. (Stand 2023)

• Institut für Energie und Klimaforschung, dort Nukleare Entsorgung (IEK-6) des FZ Jülich
• JRC Karlsruhe (ehem. Europäisches Institut für Transurane (ITU)) am KIT Karlsruhe
• Institut für Nukleare Entsorgung (INE) am KIT Karlsruhe
• Institut für Angewandte Thermofluidik (IATF) des KIT Karlsruhe, dort die Einrichtungen:
  • Professur für Innovative Reaktorsysteme
  • Professur für Fusions- und Reaktortechnik
• Institut für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR) des KIT Karlsruhe, siehe dort die verschiedenen Einrichtungen
• Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik (Institut für Energiewesen) an der TU Dresden
• Spezialisierungsfach Kernenergietechnik am Institut für Kernenergetik und Energiesysteme (IKE) der Universität Stuttgart

• Institut für Kernphysik an der TU Darmstadt
• Institut für Kernphysik der Universität Mainz
• Tritium Laboratory Karlsruhe (TLK) des KIT Karlsruhe (seit 1993)

International

Dazu zählen verschiedene Großforschungseinrichtungen, wie z. B. das französische Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), das U. S. Department of Energy (DOE) (Vorgänger-Organisation: Atomic Energy Commission) und seine Sub-Organisationen, die englische Atomic Energy Research Establishment (A.E.R.E), bzw. ihre Nachfolgeorganisation United Kingdom Atomic Energy Authority und viele weitere Einrichtungen.

Atomenergiegegner

Kritiker lehnen die Kerntechnik – insbesondere die Kernenergie- und -waffentechnik – wegen der großen potentiellen Schäden für die Menschheit, Natur und Umwelt ab. Nach Einschätzung der Gegner sind die mit der Kernenergietechnik verbundenen Gefahren zu gravierend und die Risiken nicht ausreichend beherrschbar. Als Beleg führen sie die verschiedenen teils schweren Unfälle an, die sich in der Vergangenheit bereits in kerntechnischen Anlagen ereignet haben. Sie verlangen daher, auf die Nutzung der Kernkraft zu verzichten.

Proliferation

Um die Verbreitung von Anlagen, Geräten, Material usw. zum möglichen Bau von Kernwaffen zu unterbinden, wurde die Gruppe der Kernmaterial-Lieferländer als Reaktion auf die erste von Indien entwickelte und gezündete Atombombe gegründet.

Einsteiger, Interessierte und Schüler

• Markus Borlein: Kerntechnik (= Vogel Fachbuch). 2., überarb. Auflage. Vogel, Würzburg 2011, ISBN 978-3-8343-3253-0. 
• Martin Volkmer: Radioaktivität und Strahlenschutz. INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft, 2012 (kernd.de). 
• Martin Volkmer: Kernenergie Basiswissen. INFORUM Verlags- und Verwaltungsgesellschaft, 2013 (kernd.de). 
• Winfried Koelzer: Lexikon zur Kernenergie. Ausgabe Januar 2019. KIT Scientific Publishing, 2019, doi:10.5445/KSP/1000088491 (Open Access). 

Moderne Fachbücher

• Hartmut Frey: Kernenergie: Kraftwerkstypen, Entwicklungen und Risiken. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-31511-5, doi:10.1007/978-3-658-31512-2. 
• Albert Ziegler, Hans-Josef Allelein (Hrsg.): Reaktortechnik. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-33845-8, doi:10.1007/978-3-642-33846-5. 

Referenzwerke

• Dan Gabriel Cacuci (Hrsg.): Handbook of Nuclear Engineering. Springer US, Boston, MA 2010, ISBN 978-0-387-98130-7, doi:10.1007/978-0-387-98149-9 (englisch, Modernes Referenzwerk mit 3700 Seiten). 
• Ehud Greenspan (Hrsg.): Encyclopedia of Nuclear Energy. Elsevier, Amsterdam 2021, ISBN 978-0-12-819732-5 (englisch, 4 Bände, über 3000 Seiten.). 
• Kenneth D. Kok (Hrsg.): Nuclear Engineering Handbook. 2. Auflage. CRC Press, 2016, ISBN 978-1-315-37382-9, doi:10.1201/9781315373829 (englisch). 

Sachbücher

• Schweizerische Gesellschaft der Kernfachleute: Geschichte der Kerntechnik in der Schweiz: Die ersten 30 Jahre 1939-1969 (= Alte Forscher - aktuell. Band 3). Olynthus, 1992, ISBN 3-907175-16-6. 

Historisch

• Harold Etherington (Hrsg.): Nuclear Engineering Handbook. McGraw-Hill Book Company, 1958 (englisch). 
• Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher (Hrsg.): Kerntechnik. B. G. Teubner, Stuttgart 1958. 
• R.L. Murray: Einführung in die Kerntechnik (= Hochschulbücher für Physik. Band 11). Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1959 (Neuauflage ISBN 978-0-12-812881-7). 
• Bertram Winde, Lotar Ziert: Organisation der Kernforschung und Kerntechnik in der Deutschen Demokratischen Republik (= Kleine Bibliothek der Kerntechnik). VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1961. 
• Gerhard Blumentritt, Lothar Schwaar: Kerntechnik im Blickpunkt. VEB Fachbuchverlag Leipzig, Leipzig 1979.