Thermische Reaktion und Brüter

Die meisten Leistungsreaktoren sind thermische Reaktoren, was bedeutet, dass die Neutronen abgebremst werden, da langsame besonders leicht in die fissilen U235-Kerne eindringen können. Der Begriff thermisch bezieht sich darauf, dass die Bewegungsenergie der Neutronen auf Werte reduziert wird, die der thermischen Energie des umgebenden Materials entsprechen.

Zur Abbremsung dient der sog. Moderator: Ein Stoff mit niedriger Kernmasse, an den die Neutronen ihre kinetische Energie gut abgeben können. In den verbreiteten Leichtwasserreaktoren dient das Kühlmittel Wasser gleichzeitig auch als Moderator. Aber auch Graphit kann dazu genutzt werden.

Natürlich kann einem Neutron während des Abbremsungsvorgangs allerlei zustoßen. Es könnte aus dem endlich großen Reaktor entweichen und nicht mehr für Reaktionen zu Verfügung stehen. Um diesen Effekt zu vermindern umgibt man Reaktoren manchmal mit Neutronenreflektoren. Mit geringer Wahrscheinlichkeit kann es auch geschehen, dass ein schnelles Neutron bereits eine Spaltung auslöst und deshalb auch ohne Moderation dazu beiträgt, die Kette aufrecht zu erhalten. Entscheidend für das Verhalten des Reaktors ist auch der Effekt des Resonanzeinfangs: Neutronen mit intermediären Geschwindigkeiten (zwischen schnell und thermisch) müssen durch einen Engpass, der darauf beruht, dass in diesem Bereich die U235- und U238-Kerne sog. Resonanzen aufweisen, in denen sie Neutronen einfangen können, ohne dadurch gespalten zu werden. Sie geben die überschüssige Energie als Gammastrahlung (energiereiche elektromagnetische Strahlung) ab. Die solcherart eingefangenen Neutronen scheiden daher aus der Kettenreaktion aus. Wir werden weiter unten sehen, dass dieser Effekt für die Stabilität eines Reaktors wichtig ist.

Es gibt auch schnelle Reaktoren ohne Moderation. Diese sind dazu geeignet, Pu239 aus U238 zu erbrüten, da Spaltungen durch schnelle Neutronen besonders viele Tochterneutronen produzieren, so dass die Kettenreaktion ablaufen kann obwohl durch den Brutprozess pro umgewandeltem Kern ein Neutron aus der Bilanz entfernt wird. Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum, die auf die Produktion von Plutonium ausgelegt sind und sogar mehr Spaltstoff produzieren als sie selbst verbrauchen, nennt man schnelle Brüter. Das Erbrüten von U233 aus Th232 ist auch im thermischen Spektrum recht gut möglich. 

Reaktor S2
Reaktor S3
PRISM

Aktuelles

Das Zwischenlager Gorleben wurde am 30.11.2012 vorerst "geschlossen".