Wie wird die kettenreaktion in einem kernreaktor gesteuert?
5 Antworten
Im Kernreaktor läuft eine kontrollierte und in einer Atombombe eine unkontrollierte Kettenreaktion ab...Im Kernreaktor wird der Neutronenfluss je nach Bedarf durch Bor- oder Hafniumstäbe gesteuert und in der Atomwaffe ist der Neutronenfluss ungesteuert.
Ein Steuerstab, auch Regelstab oder Kontrollstab genannt, dient der Regelung und Abschaltung eines Kernreaktors.
Er enthält ein Material, das Neutronen stark absorbiert. Wenn er sich im Reaktorkernbefindet, absorbiert er einen Teil der durch die Kernspaltung freigesetzten Neutronen, so dass diese nicht für weitere Kernspaltungen zur Verfügung stehen.
Auf diese Weise wird die Kernreaktionsrate der Kettenreaktion im Reaktor verringert (siehe auch Kritikalität).
Daher kann die Leistung des Reaktors – neben anderen Möglichkeiten zur Regelung – durch das mehr oder weniger tiefe Einfahren der Steuerstäbe in den Reaktorkern geregelt werden.
Atomreaktor:
Ein Atomreaktor besteht aus den Kernbrennstäben, den Moderator aus Graphit oder schweren Wasser (also Wasser dessen Wasserstoff aus Tritium besteht), der die bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen auf die Kernspaltgeschwindigkeit abbremst und den Regelstäben aus Bor- Kadmium- oder Hafniumstählen, die einen Teil der bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen absorbieren. Dadurch kann die Leistung eines Kernreaktors gesteuert werden und somit werden auch Unterschiede in der Energieerzeugung zwischen Tag und Nacht ausgeglichen. Die Kernbrennstäbe enthalten den Kernbrennstoff und sind mit Zirkonium umhüllt. Zur Kernspaltung wird Uran U235 oder Plutonium Pu239 verwendet. Da Natururan zu 0,7% aus U235 und zu 99,3% aus U238 besteht, kann der Anteil des U235 erhöht werden. Dazu wird das Uran angereichert. Das Uran wird zuerst mit Flour in Uranhexaflourid umgewandelt, welches einen hohen Dampfdruck besitzt. Außerdem gibt es von Flour auch nur ein einziges Isotop. Das Anreichern erfolgt durch die Zentrifugalkraft in Gaszentrifugen, die aus sich schnell drehenden Röhren bestehen. Dabei werden durch die Zentrifugalkraft die leichteren U235 Isotope von den schwereren U238 Isotopen getrennt.
Da Kernwaffen keinen Moderator haben, muß das Uran für Kernwaffen höher angereichert werden. In Brutreaktoren wird das U238 durch schnelle Neutronen in Plutonium Pu239 umgewandelt, welches dann weiter gespalten wird. Diese Reaktoren sind allerdings technisch sehr anspruchsvoll. Da die Umwandlung des U238 in Pu239 durch schnelle Neutronen erfolgt (daher der Begriff "Schneller Brüter"), wird kein Moderator verwendet. Daher muß das Uran vorher ebenfalls höher angereichert werden, um den Anteil des U235 zu erhöhen. Als Kühlmittel wird Natrium verwendet, welches sehr feuergefährlich ist. Plutonium ist sehr giftig. Außerdem ist die Gammastrahlung viel höher als bei einem normalen Kernreaktor. Von den drei bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen, wird ein Neutron für die Kernspaltung des U235 und ein weiteres Neutron für die Umwandlung des U238 in das Pu239 benötigt. Daher darf höchstens ein Neutron absorbiert werden.
durch steuerstäbe, die beim einfahren in den reaktorkern die unkontrollierte kernspaltung "bremsen" oder verhindern. das darin enthaltende material absorbiert die neutronen.
Mit sogenannten Moderatoren