Multiplikationsfaktor und Reaktivität

Die verschiedenen "Schicksale", die ein Neutron während seines "Lebens" zwischen Erzeugung und Absorption erleiden kann, lassen sich anschaulich durch den effektiven Multiplikationsfaktor keff beschreiben. Er gibt die Vermehrungsrate der Neutronen an, d. h. den Faktor, um den ihre Zahl von einer Generation zur nächsten zu- oder abnimmt. Dies ist natürlich eine starke Vereinfachung, da in Wirklichkeit die Neutronen ja nicht in klar unterscheidbaren Generationen vorkommen. Dennoch eignet sich das Modell ganz gut, um sich einen Überblick über die verschiedenen Effekte zu verschaffen. Man nimmt an, dass jede Neutronengeneration für eine Zeitdauer τ - die mittlere Lebensdauer zwischen Emission und Absorption eines Neutrons - existiert. Der Multiplikationsfaktor berechnet sich nach der Formel:

wobei K oo der Multiplikationsfaktor eines hypothetischen unendlich großen Reaktors einer bestimmten Zusammensetzung und Ps und Pth der schnelle bzw. thermische Leckfaktor ist: der Bruchteil der schnellen/thermischen Neutronen, die nicht aus dem Reaktor entkommen.

Weiterhin brechnet sich K oo zu:

In dieser sog. Vierfaktorenformel ist:

  • η der Regenerationsfaktor - mittlere Anzahl von Spaltneutronen pro im Brennstoff absorbiertem Neutron.
  • ε der Schnellspaltfaktor - gesamte Zahl schneller Neutronen geteilt durch Anzahl der schnellen Neutronen aus thermischen Spaltungen.
  • p der Resonanzdurchlassfaktor - Bruchteil schneller Neutronen, die nicht während des Moderationsprozesses im Resonanzgebiet absorbiert werden.
  • f die thermische Nutzung - Anzahl der im Brennstoff absorbierten Neutronen geteilt durch Anzahl der gesamt (d. h. auch in Moderator, Strukturmaterial, etc.) absorbierten Neutronen.

Es ist üblich, anstelle von keff die sogenannte Reaktivität ρ zu benutzen:

Einem stabilen Reaktorbetrieb (Kritikalität!) entspricht natürlich keff = 1 bzw. ρ = 0, keff> 1 bzw. ρ > 0 bedeutet ansteigende Reaktorleistung, keff < 1 bzw. ρ < 0 dagegen sinkende.

 

Reaktor S2
Reaktor S3
PRISM

Aktuelles

Das Zwischenlager Gorleben wurde am 30.11.2012 vorerst "geschlossen".