Im weiteren Sinne bezeichnet Kernenergie die in der nuklearen Bindung zwischen den Nukleonen in einem Atomkern gespeicherte potenzielle Energie.
Meist ist mit dem Begriff allerdings die energietechnische Nutzung dieser Energie gemeint und noch spezieller die Nutzung der bei Kernspaltungen freigesetzten Energie – die kommerzielle Nutzung von Kernfusionsenergie ist technisch noch auf lange Zeit nicht möglich.
Es gibt verschiedene Ansätze, in einem sog. Kernreaktor eine kontrollierte nukleare Kettenreaktion ablaufen zu lassen und die dabei freiwerdende Energie zunächst in Wärme und dann in elektrische Energie umzuwandeln. Solche Kernkraftwerke müssen drei grundsätzliche Schwierigkeiten überwinden:
- Die bei der Spaltung von Uran emittierten Neutronen sind so schnell, dass sie keine weiteren Spaltungen einleiten können. Sie müssen daher abgebremst (moderiert) werden. Gleichzeitig darf das Moderatormaterial die Neutronen auch nicht vollständig absorbieren.
- Übersteigt die Anzahl der moderierten Neutronen einen gewissen Schwellenwert, gibt es wie bei der Explosion einer Kernwaffe eine unkontrollierte Kettenreaktion, die weite Landstriche verwüstet und unbewohnbar macht (GAU, größter anzunehmender Unfall). Dies ist seit Entdeckung der Kernspaltung bereits zweimal passiert (Tschernobyl 1986, Fukushima 2011), bei weiteren Unfällen stand man kurz davor.
- Sowohl die Brennelemente mit den spaltbaren Kernbrennstoffen als auch viele weitere in einem Kernkraftwerk verbaute Materialien sind auf Jahrzehnte bis Jahrmillionen radioaktiv und müssen aus der Biosphäre bzw. dem globalen Wasserkreislauf entfernt werden. Dieses Entsorgungsproblem ist weltweit ungelöst.
Achtung: Wer sich mit Physik auskennt, sagt „Kernkraftwerk“ und nicht „Atomkraftwerk“ – die Energie eines Atoms ist die Bindungsenergie der Hüllenelektronen, die etwa 1000-mal schwächer als die Kernbindungsenergie ist.