Auch nach dem Abschalten eines Kernreaktors und dem Ende der Kettenreaktion mit Neutron enfreisetzung erzeugt ein Kernreaktor eine erhebliche Wärmeleistung. Diese wird durch die vielen radioaktiven Stoffe, die während des Betriebs im Brennstoff gebildet werden, abgegeben. Direkt nach der Abschaltung sind noch etwa zehn Prozent der Nennleistung (maximal zulässige Dauerabgabeleistung) des Reaktors vorhanden. Nach wenigen Stunden schwindet ein Großteil dieser Nachzerfallswärme. Der Kühlmittelfluss des Reaktors kann stark reduziert werden. Auch ausgebrannte Brennelemente müssen nach der Entnahme aus dem Reaktor für mehrere Jahre ständig in einem Wasserbecken (Abklingbecken) gekühlt werden. Sonst würden sie aufgrund ihrer eigenen hohen Radioaktivität zu viel Wärme entwickeln und schmelzen. Ein wesentlicher Teil der Nachzerfallswärme entsteht durch kurzlebige Radionuklide mit nur wenigen Stunden Halbwertszeit .

Diesen in der Atom- und Elementarteilchenphysik sowie in Bereichen der Chemie verwendeten Einheiten, liegen anders als bei den SI-Einheiten die Erfordernisse von Experimenten und theoretischen Berechnungen in diesen Bereichen der Wissenschaft zu Grunde. Dieses System baut auf die Verwendung von in diesen Gebieten auftretenden Naturkonstanten auf. Es handelt sich dabei um die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c = 299.792.458 m/s), das reduzierte Plank'sche Wirkungsquantum (h/2π = 1.054 571 68 (18)×10-34 J s)und die Ruhemasse des Elektrons (m_e = 9,109.382, 6(16) × 10^-31 kg). Die Zeit ist zum Beispiel in diesem System eine abgeleitete Größe mit der Einheit h/(2π m_ec²).

Natururan bezeichnet das Uranmetall, wie es in der Natur vorkommt und abgebaut wird. Es enthält heute etwa 0,7 Prozent spaltbares ²³⁵U ( Uran ). Bei der Brennstaberzeugung wird üblicherweise das ²³⁵U auf zirka drei Prozent angereichert. Durch den hohen Anteil an ²³⁸U entsteht durch Neutronenbeschuss und Neutroneneinfang ²³⁹Pu ( Plutonium ). ²³⁹Pu wird unter anderem in Kernwaffen verwendet.

Ein Neutron ist ein elektrisch neutrales Teilchen und Bestandteil von Atomkernen . Es hat eine Masse von 1,674.927.211 (84)×10^-27 kg. Die Masse des Neutrons ist etwas größer als die Masse des Protons . Neutronen werden durch das Standardmodell der Teilchenphysik als Hadronen angesehen. Sie sind aus zwei down-Quarks und einem up-Quark (Elementarteilchen) aufgebaut. Die mittlere Lebensdauer freier Neutronen beträgt 885,7 (8) s. Sie zerfallen unter Abgabe von Energie zu einem p⁺ (Proton) einem e^- ( Elektron ) und einem ν_e (Elektronantineutrino).

In einem kritischen Reaktor fliegen zahlreiche freie Neutronen aus der Kettenreaktion umher. Diese treffen auf Atomkerne im Reaktor und können dabei eingefangen werden. Das Auftreffen von freien Neutronen auf Atomkerne wird als Neutronenbeschuss (von Atomkernen) bezeichnet.

Der Neutroneneinfang in Atomkernen ist eine Kernreaktion , bei der Atomkerne ein oder mehrere Neutronen , mit denen Sie beschossen worden sind, absorbieren (aufnehmen). In der Folge können neue (schwerere) Elemente gebildet werden oder es kommt zur Kernspaltung. Den Prozess des Einfangens und der Erzeugung schwererer Isotope nennt man Brüten (siehe Brutreaktor beziehungsweise Schnelle Brutreaktoren - SBR). Der Neutroneneinfang in ²³⁸U wird in speziellen Produktionsreaktoren ("Plutoniumbrüter") für die Herstellung (Erbrütung) von waffenfähigem ²³⁹Pu ( Plutonium) genutzt. Dabei muss ein großer Reaktor monatelang betrieben werden, um eine Tonne Plutonium zu erbrüten. Das Schwermetall ist dann im verbrauchten Brennstoff enthalten.

Die Neutronenradiographie ist eine Methode zur Materialuntersuchung mit Hilfe von Neutronen . Dabei wird die Materialprobe einem Neutronenstrahl (etwa aus einem Reaktor) ausgesetzt und mit einem ortempfindlichen Messgerät die Durchstrahlung gemessen. Damit ähnelt die Neutronenradiographie der Röntgenanalyse . Sie ist jedoch zu dieser komplementär: Während sich mit Röntgenaufnahmen vor allem leichte Elemente durchsichtig machen lassen (etwa wasserhaltiges Körpergewebe oder aber Kunststoffe), lassen sich mit Neutronen vor allem schwere Elemente gut durchleuchten (etwa Stahl). Neutronenradiographie und Röntgenanalyse ergänzen sich daher. Die Radiographie hat in Forschung und Entwicklung, etwa bei der Qualitätsuntersuchung von Maschinenteilen, zahlreiche Anwendungen und wird auch am Reaktor des Atominstituts der österreichischen Universitäten in Wien durchgeführt.

Unter Notabschaltung versteht man die Einführung einer großen Anzahl zusätzlicher Kontrollstäbe , um die Kettenreaktion völlig zu unterbrechen (SCRAM noch eine Zeit lang gekühlt werden, um die -System). Auch nach einer Notabschaltung muss der Reaktor Nachzerfallswärme abführen.

Üblicherweise gibt es bei einem Kernreaktor mehrere Notkühlsysteme. Eines kommt bei kleinen Lecks der Kühlleitungen zum Einsatz. Es bringt unter hohem Druck wenig Wasser in das System ein. Das andere flutet bei sehr großen Lecks den Reaktorkern. Ein funktionierendes Notkühlsystem ist äußerst wichtig. Im Ernstfall soll es schwere Freisetzungen von Radioaktivität in die Umgebung verhindern.

Das Notstandssystem soll den Reaktor im Störfall unter Kontrolle halten. Hierzu gehören Notabschaltung , Notkühlung und Notstromversorgung .

Ein Ausfall der Netzversorgung kommt in allen Kraftwerkstypen recht häufig vor. Meist entsteht dieser durch externe Ereignisse wie Sturm oder Schneefälle. Transformatorbrand und Schaltversagen sind weitere Ursachen. Bei vollständigem Ausfall der Stromversorgung kann es durch Ausfall der Kühlung des Reaktors im Extremfall zur Kernschmelze kommen. Im Notfall wird daher die Stromversorgung durch Akkubatterien und Dieselgeneratoren aufrechterhalten.

Ein Nukleon ist ein Baustein des Atomkerns . Es handelt sich dabei um ein Proton oder ein Neutron . Nukleonen bestehen aus drei Quarks (Elementarteilchen). Auf sie wirkt die sogenannte starke Wechselwirkung oder Kernkraft (die starke Wechselwirkung ist die stärkste der fundamentalen Kräfte Gravitation, elektro-schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung). Sie ist eine kurzreichweitige (ca. 10^-15 m) aber dafür sehr starke Kraft. Sie hält die Atomkerne gegen die elektrische Abstoßung der Protonen zusammen.

Das Periodensystem der Elemente ist eine systematische Aufstellung aller bekannten Materien. Es ist nach der Anzahl der Protonen im Atomkern beziehungsweise der (gleichen) Zahl an Elektronen in der Elektronenhülle geordnet. Die Ordnungszahl sagt nichts über das Isotop (Anzahl der Neutronen im Atomkern) aus. Isotope eines Elements verhalten sich chemisch gleich. Man geht davon aus, dass alle bekannten Materien aus Atomen bestehen. Das leichteste Element ist der Wasserstoff (H) mit nur einem Proton im Kern (beziehungsweise einem Elektron in der Atomhülle ). Danach folgt Helium (He) mit zwei Protonen, Lithium (Li) mit drei Protonen und so weiter. Die Elemente ab Po (Polonium, Ordnungszahl 84) sind alle radioaktiv , das heißt sie haben keine stabilen Isotope. Die Elemente Tc (Technetium, Ordnungszahl 43) und Pm (Promethium, Ordnungszahl 61) haben ebenfalls keine stabilen Isotope. Auf der Sonne oder in Kernreaktoren werden auch schwerere Elemente als Uran gebildet, wie Np (Neptunium, Ordnungszahl 93), Pu ( Plutonium , Ordnungszahl 94), Am (Americium, Ordnungszahl 95), Cm (Curium, Ordnungszahl 96), etc.

Das Periodensystem der Elemente ist eine systematische Aufstellung aller bekannten Elemente nach ihrer Ordnungszahl (Kernladungszahl). Erstmals wurde der Versuch einer tabellarischen Ordnung nahezu zeitgleich und unabhängig vom russischen Chemiker D. I. Mendelejew (1834-1907) und vom deutschen Chemiker und Arzt L. Meyer (1830-1895) unternommen. Das Periodensystem der Elemente ist nach wie vor Grundlage der Systematik der Elemente in der Chemie und der Physik.

Das Plasma ist neben gasförmig, flüssig und fest - ein Zustand der Materie, welcher nur bei sehr hohen Energien vorkommt. Im Plasma sind die Atomkerne gäntlich oder teilweise von der Atomhülle getrennt. Ein Plasma bestitzt keine feste innere Struktur und wird wesentlich durch die elektromagnetische Wechselwirkung bestimmt.