Wärmesenken sind Systemteile, in denen die Kühlmittel die aufgenommene Wärme bei einer tieferen Temperatur wieder abgeben können. Die letzte Wärmesenke in einem KKW ist entweder die Atmosphäre ( Kühlturm ) oder ein Wasserreservoir (Fluss). Es kommt häufig vor, dass der Durchfluss durch dieses Kühlsystem durch Verschmutzung, Eindringen von Fischen oder Muscheln, aber auch durch Niedrigwasser oder zu hohe Temperatur im Wasserreservoir beeinträchtigt ist. Von solchen Problemen werden vor allem Anlagen an den großen Seen in den USA geplagt. Höhere Reservoirtemperatur bedeutet weniger Wärmefluss und damit einen geringeren Wirkungsgrad der Anlage. Zur Herstellung der gleichen Strommenge muss dann mehr Brennstoff eingesetzt werden.

siehe Dampferzeuger

H 
Wasserstoff (H) ist das kleinste und leichteste Atom im Periodensystem der Elemente . Das gewöhnliche Wasserstoffatom besteht nur aus einem Proton , das den Kern bildet und einem Elektron das die Hülle bildet. Die schwereren Wasserstoffisotope haben spezielle Namen, es sind das Deuterium (D, ²H) mit einem und Tritium (T, ³H) mit zwei zusätzlichen Neutronen im Atomkern. Mischt man Wasserstoff mit Sauerstoff im Verhältnis 2 zu 1 so entsteht bei der folgenden Knallgasreaktion Wasser. Bei diesem Vorgang wird Enerige freigesetzt.

Bei lokalen Temperaturerhöhungen (beispielsweise durch Leistungsanstieg) können trotz des hohen Umgebungsdruckes Wasserdampfblasen innerhalb eines Kernreaktors entstehen. Bei sehr hohen Temperaturen (zirka 1 200 Grad Celsius) kann sich Wasser in seine Bestandteile aufspalten. Dann entsteht brennbarer Wasserstoff , der in bestimmten Konzentrationen und unter Vermengung mit Sauerstoff explosionsgefährlich ist (Knallgas).

Eine Wechselmaschine ist eine große kranartige Anlage für die Be- und Entladung von Brennstoff aus einem Kernreaktor . Je nach Reaktortyp kann die Wechseleinrichtung sehr unterschiedlich aussehen. Zumeist befindet sich die Maschine oberhalb vom Reaktor in der Reaktorhalle (Zentralsaal). Die meisten Reaktoren müssen zur Entladung von altem und der Zuladung von neuem Kernbrennstoff abgeschaltet und geöffnet werden. Die Wechselmaschine fährt dann über den Reaktorschacht und zieht die Brennelemente (die den Brennstoff enthalten) einzeln heraus. Sie bringt sie in das benachbarte Abklingbecken. Bei der Entnahme aus dem Reaktor sind die Brennelemente hochradioaktiv und dürfen nur unter Wasser gehandhabt werden. Aufgrund eigener Nachzerfallswärme würden sie sonst zerschmelzen. Anschließend wird der Reaktor mit neuem Brennstoff durch die Wechselmaschine beladen. Der Reaktordeckel wird wieder aufgesetzt und verschlossen. Manche Reaktoren (zumeist graphitmoderierte ) lassen auch während des Betriebes einen Brennstoffwechsel zu. Bei diesen befinden sich die Brennelemente in einzelnen Druckröhren oder Ähnlichem.

Die Wiederaufbereitung ist die Trennung von Uran und Plutonium und anderen Spaltprodukten aus altem Kernbrennstoff . Auch nach den technisch sehr aufwändigen Schritten der chemischen und physikalischen Trennstufen bleiben Spuren von Spaltprodukten im extrahierten Brennstoffrest erhalten. Dieser zurück gewonnene Brennstoff wird erneut für die Produktion von Brennelementen für Kernreaktoren verwendet. Das Plutonium wird MOX -Elementen beigesetzt, für die Waffenproduktion separiert oder gelagert. Aufgrund der komplexen und langwierigen Aufarbeitungsschritte sind die notwendigen großtechnischen Anlagen teuer und nur zentral zu errichten. Das bedeutet wiederum ein umfangreiches Inventar an Radioaktivität . Die nicht gebaute Wiederaufbereitungsanlage (WAA) Wackersdorf in Bayern hätte in Lagern und Fertigungsstraßen den Brennstoff von bis zu 300 herkömmlichen Druckwasserreaktoren enthalten. Die meisten Schritte bei der Wiederaufbereitung finden daher auch abgeschirmt hinter meterdickem Bleiglas statt. Sie werden durch Roboter und mit Manipulatoren ausgeführt. Weite Teile der Anlagen können von Menschen niemals betreten werden und sind hermetisch abgeschottet. Einkommende Brennelemente werden zunächst in Brennstäbe aufgetrennt. Diese werden mechanisch zerkleinert und zersägt, um an die Brennstoffpellets zu gelangen. Die Pellets werden in siedender, konzentrierter Salpetersäure aufgelöst. Nach mehreren Extraktionsschritten liegen Uran, Plutonium und eine Reihe von unerwünschten Spaltprodukten wie Cäsium, Strontium, Kobalt und radioaktive Edelgase aus den Brennstäben mehr oder weniger getrennt vor. Auch im Normalbetrieb setzt eine Wiederaufbereitungsanlage ständig geringe Mengen radioaktives Material in die Umwelt frei (wie zum Beispiel gefilterte Abluft, gefiltertes Abwasser). Bei der Wiederaufbereitung fallen erhebliche Mengen von unbrauchbaren und nicht weiter verwendbaren radioaktiven und chemisch aggressiven Spaltprodukten, zumeist in vermengter Form, an. Der militärische Aspekt einer Wiederaufbereitung wird ebenso als deren Gegenargument verwendet, wie die schlechtere Brennstoffqualität und die ökologisch äußerst problematischen Verfahren.
Bis heute sind Wiederaufbereitungsanlagen durchlässige Punkte von ziviler zu militärischer Nutzung der Kernenergie. Wiederaufbereitungsanlagen stehen unter anderem in Großbritannien (Sellafield, Dounreay) und Frankreich (La Hague). Bemerkenswerterweise befinden diese sich am Meer mit starken ablandigen Strömungsverhältnissen.

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen aufgewendeter Energie und Energie in der gewünschten Endform. Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine (wie zum Beispiel eines Verbrennungsmotors oder eben eines Kraftwerks) bezeichnet die Umwandlung der Primärenergie in mechanische Energie. In Einklang mit grundlegenden Theoremen der Physik (Hauptsätze der Thermodynamik) kann eine solche Maschine niemals mehr Energie freisetzen, als sie aufgenommen hat. Die Obergrenze ist durch den sogenannten Carnot'schen Wirkungsgrad gegeben. Je höher der Wirkungsgrad, desto besser ist die Energiebereitstellung.

Der WWER-1000 ist ein in der Sowjetunion entwickelter Druckwasserreaktor (DWR). WWER-1000-Reaktoren werden mit höherer Leistungsdichte (1.000 Megawatt elektrisch (MWel)) als WWER-440 Reaktoren betrieben. Als Weiterentwicklung der WWER-Baureihe kann das vorliegende Containment , Containmentsprühsysteme und die Dimensionierung der Notkühlsysteme sowie die Anordnung der Turbinen angesehen werden. Durch die höhere Leistungsdichte ist die Druckbehälterwandung höheren Neutronenflüssen ausgesetzt. Die Beschleunigung der Wandversprödung und Materialalterung muss daher untersucht werden. Die Wahrscheinlichkeit für schwere radioaktive Freisetzungen in Anlagen des Typs WWER-1000 ist mit etwa einem Fall in 100.000 Reaktorbetriebsjahren mit dem Standard moderner westlicher Druckwasserreaktoren vergleichbar.
Innerhalb der EU werden in Tschechien und Bulgarien Anlagen dieses Typs betrieben. In Tschechien und Bulgarien, möglicherweise auch in der Slowakei sollen Neubauten von WWER-1000-Anlagen in den nächsten Jahren in Angriff genommen werden.

Die meisten Druckwasserreaktoren sowjetischer Bauart sind aus der Bauserie WWER-440. Eine wesentliche technische Weiterentwicklung des WWER-440/230 ist der WWER-440/213. Am Reaktorgebäude wurde ein Kondensationsturm eingeplant, der bei westlichen Reaktoren unbekannt ist. Im Falle eines Lecks im Primärkreis soll er den entstehenden Dampf in umfangreichen Wasservorhaltungen kondensieren. Dennoch gibt es auch bei den WWER-440/213 eine Reihe von Konstruktionsmängeln:

• Ein Volldruck- Containment fehlt. Ein solches könnte bei einer Leckage im Primärsystem den Austritt von Radioaktivität zusätzlich verzögern. Der Feuerschutz ist unzureichend.
• Die Kraftwerksturbinen sind oft so angeordnet, dass bei einem Zersplittern des Turbinenrotors Bruchstücke den nuklearen Teil beschädigen könnten. Bei einem konventionellen Kraftwerk in den Vereinigten Staaten flogen in der Vergangenheit zentnerschwere Turbinenschaufeln durch die Rotationsenergie kilometerweit durch die Luft.
• Als Doppelblockanlagen verfügen zwei Reaktoren oft nur über ein gemeinsames Notsystem .

Bei welchen der derzeit betriebenen WWER-440/213-Reaktoren sich eine kontinuierliche Sicherheitsverbesserung lohnt und von technischer Seite möglich ist, muss untersucht werden. Dies hängt stark von der Entwicklung der Energiepreise und dem europäischen Energiemarkt ab. Mit der Einschränkung des fehlenden Volldruckcontainments und der Versprödungsgefahr der Reaktordruckbehälter ist die WWER-440/213-Serie in Bezug auf die Betriebssicherheit mit bestehenden westlichen Druckwasserreaktoren nur im Fall der Nachrüstung im Sicherheitsbereich vergleichbar. Innerhalb der EU werden in Tschechien und der Slowakei mehrere Anlagen dieses Typs betrieben oder fertig gebaut.

Die meisten Druckwasserreaktoren sowjetischer Bauart sind aus der Bauserie WWER-440. Der Reaktortyp 440/230 ist der älteste dieser Serie. Er weist vielfältige Konstruktions- und Sicherheitsmängel auf. Reaktoren des Typs WWER-440/230 zählen damit zu den Anlagen mit hohem Sicherheitsdefizit. Auch die Europäische Union stellte in der "Agenda 2000 - Eine stärkere und erweiterte Union" (15.7.1997) klar, dass Reaktoren des Typs WWER-440/230 "nicht auf das erforderliche Sicherheitsniveau gebracht werden können". Sie sind sozusagen "nicht-nachrüstbare" Reaktoren und sollen nach und nach stillgelegt werden. Innerhalb der EU geht in der Slowakei Ende 2008 der letzte Reaktor ( Bohunice V1 ) dieses Typs vom Netz.

Mit Xenon-Oszillation bezeichnet man zeitliche Schwankungen der Konzentration des radioaktiven Edelgases ¹³⁵Xe (Xenon) im Brennstoff eines Reaktors . Leistungsschwankungen gehen mit einer Änderung des Neutronenflusses einher. Sie haben eine unterschiedliche Verbrennungsrate von Xenon durch Neutroneneinfang zur Folge. Xenon-Oszillationen müssen bei der Steuerung der Reaktivität berücksichtigt werden.

Der Anstieg der Konzentration des Neutronen  absorbierenden radioaktiven Edelgases ¹³⁵Xe (Xenon) in einem Reaktor nach dessen Leistungsabsenkung wird als Xenonberg bezeichnet. Durch den radioaktiven Zerfall von ¹³⁵I (Jod) erhöht sich nach Leistungsabsenkung die Xenonkonzentration im Reaktor für einige Stunden. Danach zerfällt das Xenon selbst wieder schneller als es nachgebildet wird. In einem stabil laufenden Reaktor wird Xenon durch Neutroneneinfang kontinuierlich verbrannt. Der Xenonberg erschwert oder verhindert im Extremfall ein Wiederanheben oder Anfahren der Reaktorleistung, da zu viele Neutronen absorbiert werden. Man spricht dann von Xenonvergiftung .

Zwei Isotope , die Neutronen  absorbieren und damit die Kernreaktion hemmen, sind im Reaktor von praktischer Bedeutung: Das radioaktive Edelgas ¹³⁵Xe (Xenon) entsteht im Reaktornormalbetrieb durch Betazerfall des Spaltproduktes ¹³⁵I (Jod) im Brennstoff . Im kontinuierlichen Betrieb wird Xenon durch Neutroneneinfang abgesättigt und zerfällt selbst, da es radioaktiv ist. Die Nachbildung aus ¹³⁵I (Jod) ist dann genauso groß. Bei Leistungsabfall oder Leistungsreduktion des Reaktors vermindert sich auch der Neutronenfluss. Weniger Xenon wird verbrannt, jedoch weiterhin aus Jod nachgebildet. Der Reaktor reichert sich mit Xenon an, bis dieses selbst wieder zerfallen ist. Dieser sogenannte Xenonberg erschwert also die Kettenreaktion und wird als Xenonvergiftung des Reaktors bezeichnet. Um die Leistung wieder anzuheben, muss das Xenon erst "verbrannt" werden, indem viele Neutronen zugeführt werden. Der zeitliche Verlauf der Xenonkonzentration erschwert oder verhindert sogar ein Wiederanheben oder Anfahren der Reaktorleistung einige Stunden nach einer erfolgten Leistungsabsenkung, da zu viele Neutronen absorbiert werden. Das ist der Grund, warum Kernkraftwerke (KKWe) als Grundlastkraftwerke eingesetzt werden und nicht kurzzeitig an- oder abgefahren werden können. Nach der Abschaltung eines Blockes, der länger in Betrieb war, kann dieser erst nach ein oder zwei Tagen wieder angefahren werden. Die Halbwertszeit von ¹³⁵Xe (Xenon) ist 9,1 Stunden.

U₃O₈ (ein Uranoxid) entsteht beim ersten Aufbereitungsprozess des Uranerzes. Wegen seiner gelblichen Farbe wird es als Yellow Cake bezeichnet. Yellow Cake wird bei der Herstellung für Kernbrennstoff in einer Mühle zerkleinert und das Uran durch Schwefelsäure oder durch alkalische Lösungsmittel aus dem Staub gelöst. Bei diesem Prozess entstehen eine Reihe von zum Teil giftigen Nebenprodukten, wie Molybdän, Selen, Arsen, aber auch Radon. Der giftige und radioaktive Rückstand (99,9 Prozent des Erzes) fällt als feiner Schlamm an. Dieser wird in einer Art Staubecken mit häufig unzulänglicher Abdichtung gegen den Untergrund als Rückstand gelagert. Im nächsten Verarbeitungsschritt wird das gewonnene U₃O₆ in Uranhexafluorid UF₆ konvertiert. UF₆ ist ein hochgiftiges, chemisch sehr aggressives Gas. Das UF₆ hat wie Natururan einen Anteil von zirka 0,7 Prozent leicht spaltbarem ²³⁵U . Es wird für die Weiterverwendung in den meisten Reaktoren oder Kernwaffen angereichert. Die Anreicherung ist ein aufwändiger Schritt in der Brennstoffherstellung. Er wird zumeist mit Uranzentrifugen oder mit Diffusion durch Trennsäulen erreicht. Danach wird der als UO₂ aufbereitete und leicht angereicherte Brennstoff zu Pellets verarbeitet, in Brennstäbe abgefüllt und zu Brennelementen zusammengesetzt.

radioaktiver Zerfall 
Unter radioaktiven Zerfall versteht man die Eigenschaft instabiler Kerne ihre Zusammensetzung spontan zu ändern. Dabei entsteht aus einem Isotop ein anderes Isotop. Der radioaktive Zerfall ist ein statistischer Prozess, wobei die statistischen Zeiträume in denen der Zerfall stattfindet für die Atome jedes Isotops charakteristisch sind. Man unterscheidet den β-Zerfall, den α-Zerfall, die Cluster-Emission, die Emission von Neutronen oder Protonen und die spontane Spaltung.

• Der β-Zerfall bezeichnet drei Arten der Kernumwandlung die in Zusammenhang mit der schwachen Wechselwirkung stehen. Es sind dies

1. die Elektronenemission (β^--Zerfall, Neutron→Proton (bleibt im Kern) + Elektron (wird emittiert) +Elektronantineutrino (wird emittiert)),
2. die Positronenemission (β⁺- Zerfall, Proton→Neutron (bleibt im Kern) + Positron (wird emittiert) +Elektronneutrino (wird emittiert) und
3. der Elektroneneinfang (K-Einfang, der Kern zieht ein Elektron aus seiner Atomhülle in dem Kern, es entsteht in der Folge aus einem Proton und dem eingefangenen Elektron ein Neutron, weiters werden ein Elektronneutrion und eine für das jeweilige Isotop (energetisch) charakteristische γ-Strahlung emittiert)

• Der α-Zerfall bezeichnet die Emission von ⁴He-Kernen (sogenannter α-Strahlung)
• Die Cluster-Emission bezeichnet die Emission von zum Beispiel ¹²C-Kernen und ist sonst analog zum α-Zerfall. Die Existenz dieser Zerfallsart zeigt die Bedeutung gewisser Zahlenverhältnisse (Schalenabschlüsse) der Nukleonen für Stabilität im Atomkern .
• Bei der Neutronen- und Protonenemission kommt es analog zum α-Zerfall zur spontanen Emission von einzelnen Neutronen oder Protonen aus dem Kern.
• Bei der spontanen Spaltung zerfällt ein Atomkern in der Regel in zwei etwa gleich schwere Bruchstücke. Diese Bruchstücke weisen grundsätzlich einen starken Neutronenüberschuss auf. Sie sind daher meist radioaktiv und bauen den Neutronenüberschuss sowohl durch β^--Zerfall als auch Neutronenemission ab.