Kontrollierte Kernspaltung Aufbau eines Kernreaktors Spaltneutronen Der Moderator Temperaturabhängigkeit des Moderatoreffekts Steuerung der Kettenreaktion

Aufbau eines Kernreaktors Es gibt drei verschiedene Reaktoren Forschungsreaktoren Leistungsreaktoren Brutreaktoren Sie bestehen aus fünf Komponenten

Die Komponenten des Kernreaktors Spaltbares Material (Uran) Moderator Steuer- bzw. Regelstäbe Medium zur Wärmeabführung (Wasser) Strahlenschutzbarriere

Spaltneutronen Charakteristik Kontrollierte Kettenreaktion nur mit ausreichenden Neutronen Bei der Spaltung von U-235- Kernen entstehen zwei bis drei Neutronen Die Neutronen werden nach ihrer Energie bzw. Geschwindigkeit in drei verschiedene Neutronen charakterisiert

Unterscheidung der Neutronen Thermische Neutronen < 10 eV Epithermische, intermediäre Neutronen >10 eV - 0,1 MeV Schnelle Neutronen > 0,1 MeV

Reaktion der Spaltneutronen im Reaktor Die Spaltneutronen verlassen die Spaltzone und gehen verloren Die Spaltneutronen werden von Umgebung aufgenommen; Entstehung von Isotopen Kerne stoßen aneinander; elastische und unelastische Zusammenstösse Die Spaltneutronen werden von den Kernen aufgenommen und spalten wieder

Der Moderator als Bremsmittel der schnellen Neutronen Moderator besteht aus nicht spaltbarem Material Neutronen stoßen an die Kerne des Moderators und werden gebremst Langsame Neutronen führen im U-235 zu neuen Spaltungen (Kettenreaktion) Masse des Moderatorkerns = Masse Neutron Moderator hat geringe Neutronenabsorption

Moderatoren für Reaktoren Wasser (preiswert, gutes Bremsmittel, hoher Neutroneneinfang, Sicherheit, Kühlmittel, Deutschland) Deuterium (schweres Wasser, beste Moderator, teuer, Kanada) Graphit (reiner Kohlenstoff, gute thermische und mechanische Eigenschaften, recht preiswert, Sowjetunion und GB)

Temperaturabhängigkeit des Moderatoreffekts Temperatur der Brennstäbe abhängig von Reaktorleistung Bei Volllast im Innern der Brennstäbe ca. 800 °C Wasser wird bei höherer Temperatur ein schlechter Moderator Je höher die Moderatortemperatur, desto schlechter die Kettenreaktion

Steuerung der Kettenreaktion Einsatz von Steuerstäben aus Cadmium, Bor, Silber etc, die Neutronen absorbieren Je tiefer die Steuerstäbe in die Spaltzone geschoben werden, desto höher die Neutronenabsorption Abschalten bei Störfällen durch Einfahren der Absorberstäbe