Neutronen im Kernreaktor

Präsentation zum Thema: "Neutronen im Kernreaktor"—  Präsentation transkript:

1 Neutronen im Kernreaktor
Helmut Krasa

2 Übersicht Die Kettenreaktion der Kernspaltung
Der Wirkungsquerschnitt von Uran Verschiedene Neutronenenergien Moderation von Neutronen Verschiedene Moderatorstoffe im Vergleich

3 Kettenreaktion Spaltung durch Neutronen
Durch Kernspaltung  freie schnelle Neutronen entstehen Kritikalität gibt Neutronenbilanz an Neutronenanzahl muss stabil sein Überkritische Reaktion(a) und kritische Reaktion(b) © Springer, Allelein

4 Wirkungsquerschnitt Gibt Reaktionswahrscheinlichkeit zwischen Neutron und Atomkern in barn (≙10-28 m2 ) an Abhängig von Neutronengeschwindigkeit und Atomkern Sehr niedrig für hohe Geschwindigkeiten Steigt logarithmisch mit abnehmender Neutronenenergie

5 Einteilung der Neutronenenergien
1/v – Bereich: 0,01 bis 10 eV - Bei niedrigen Geschwindigkeiten erhöhte Aufenthaltswahrscheinlichkeit im Kern Resonanzbereich: 10 eV bis 106 eV - Resonanzen durch diskrete Energieniveaus des Kerns - Resonanzüberlagerung bei höheren Energien Schneller Bereich: ab 106 eV - Wirkungsquerschnitt geht in geometrischen Querschnitt über - Inelastische Streuung durch Gammastrahlung

6 Spaltquerschnitt von 235U und 238U

7 Moderator im Atomkraftwerk
Resonanzbereich soll möglichst verlustfrei durchschritten werden  Moderator benötigt Anforderungen - Energieverlust pro Stoß soll maximal sein - Wirkungsquerschnitt soll minimal sein - Hohe Dichte bei Betriebsdruck und -temperatur - Möglichst preisgünstig

8 Moderatoren im Überblick
Wasser (H2O) Schweres Wasser(D2O) Graphit Fungiert zusätzlich als Kühlmittel Dient als Neutronenreflektor Selbstregulierung bei hohen Temperaturen (negativer Dampfblasenkoeffizient) Keine Selbstregulierung Höchste Bremskraft Hohe Bremskraft Schlechte Bremskraft Wirkungsquerschnitt hoch (0.66 barn) Wirkungsquerschnitt gering (0.009 barn) Wirkungsquerschnitt gering ( barn) Starke Urananreicherung nötig (3-4%) Keine Anreicherung nötig (0.72% - Natururan) Mäßige Anreicherung nötig (2%) Kostengünstig Muss angereichert werden Betrieb bei hohen Temperaturen möglich