Grundlagen der Kerntechnik

Zusammenfassung

Wir beginnen zunächst mit einem Ausflug in die Kernphysik. Ein Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Die Protonen sind elektrisch positiv geladen, mit der gleichen Ladung wie ein Elektron, nur halt mit positivem Vorzeichen.

Glossar

abgereichertes Uran

Uran mit einer Konzentration an U-235 von weniger als 0,72 % (N₋)

angereichertes Uran

Uran mit einer Konzentration an U-235 von mehr als 0,72 % (N₊)

Anreicherungskaskade

Hintereinanderschaltung mehrerer Trennstufen zur Erhöhung der Anreicherung

Bindungsenergie

Energie, die theoretisch freigesetzt wird, wenn ein Atomkern aus freien Nukleonen zusammengesetzt wird

Boltzmann-Konstante

k = 8,617 · 10 ^− 5 eV/K

Containment

ein geschlossener Raum, der bei Versagen des Primärsystems einen Austritt radioaktiver Stoffe verhindert, z. B. ein Spannbetonbehälter mit einer inneren Stahlwand

Dampfabscheider

vertikale Rohre mit einem Drallerzeuger am Eintritt, die Tropfen durch Fliehkraft abscheiden

Dampftrockner

zickzackförmige Bleche, die durch Fliehkraft weitere Tropfen aus dem Dampf abscheiden

Dichteeffekt

Einfluss der Moderatortemperatur auf die Moderation der Neutronen

Doppler-Effekt

Einfluss der Brennstofftemperatur auf die Neutronenabsorption

Druckhalter

ein Behälter, der teils mit Wasser und teils mit Dampf gefüllt ist, beides bei Siedetemperatur, um den Druck über die Temperatur zu regeln

Elektron

Elementarteilchen der Atomhülle

eV

Elektronenvolt; 1 eV = 1,6019 · 10 ^− 19 J, Energieeinheit

Halbwertszeit

Zeit, die vergeht, bis die Hälfte eines instabilen Nuklids zerfallen ist

Isotope

Nuklide mit gleicher Anzahl an Protonen

Massenzahl

Anzahl der Nukleonen im Atomkern

Moderation

Abbremsen von Neutronen durch elastische Stöße mit leichten Atomkernen

Moderator

Material, das Neutronen durch elastische Stöße abbremst (z. B. Wasser oder Graphit)

Multiplikationsfaktor

relative Änderung der Anzahl der Neutronen in einem Reaktor pro Spaltung

Neutron

elektrisch neutraler Kernbaustein

Neutronenfluss

Neutronen, die pro Flächeneinheit (cm²) und Sekunde auf eine Probe fallen

Nukleon

Kernbaustein (Proton oder Neutron)

Nuklid

Bezeichnung für ein Atom unter Berücksichtigung der Neutronenzahl

Ordnungszahl

Anzahl der Protonen im Atomkern

Photon

elektromagnetisches Strahlungsquant, das entsteht, wenn ein Elektron oder ein Nukleon in einen anderen Quantenzustand übergeht

Proliferation

Missbrauch von Kernbrennstoff zur Herstellung von Kernwaffen

proliferations-resistent

die Eigenschaft einen Brennstoffs oder eines Prozesses, nicht direkt sondern nur mit hohem Aufwand zur Herstellung von Kernwaffen verwendet werden zu können

prompte Neutronen

schnelle Neutronen, die bei der Kernspaltung entstehen (ca. 1MeV bis 10 MeV)

Proton

positiv geladener Kernbaustein

Quantenzustand

Energiezustand eines Nukleons oder Elektrons in der Quantentheorie

Reaktivität

relative Abweichung des Multiplikationsfaktors von der Zahl 1

Resonanzabsorption

Absorption eines Neutrons in einem Atomkern, wobei die Neutronenenergie gerade ausreicht, das Neutron auf einen bestimmten Quantenzustand zu heben

Sattdampf

Dampf bei Siedetemperatur

Spaltausbeute

Wahrscheinlichkeit, dass ein Nuklid durch Kernspaltung erzeugt wird

Spaltgasplenum

ein leerer Raum im geschlossenen Hüllrohr, der gasförmige Spaltprodukte aufnehmen kann

Speisewasser

Wasser, das dem Verdampfer zugeführt wird

thermische Neutronen

Neutronen, die wie Gasatome nur noch durch die Temperatur in Bewegung gehalten werden (ca. 25 meV bei Raumtemperatur)

thermischer Reaktor

Kernreaktor, bei dem die prompten Neutronen bis zu thermischen Neutronen abgebremst werden, um besser zu spalten

Trennfaktor

Verhältnis von angereicherter zu abgereicherter U-235-Konzentration einer Trennstufe [N₊ (1 − N₋)]/[N₋(1 − N₊)]

überhitzter

Dampf Dampf mit einer Temperatur, die höher ist als die Siedetemperatur

verzögerte Neutronen

Neutronen, die von Spaltprodukten emittiert werden (ca. 200 bis 600 keV)

Voideffekt

Einfluss der Dampfblasen des Kühlmittels auf die Neutronenleckage

Wirkungsquerschnitt

Wahrscheinlichkeit, dass Neutronen eine bestimmte Kernreaktion verursachen, skaliert mit dem Neutronenfluss und der Dichte der bestrahlten Atomkerne

Xenon-Effekt

Einfluss der Konzentration von Xe-135 auf die Neutronenabsorption

Zerfallskette

Reihe von instabilen Nukliden, die durch sukzessive Zerfälle auseinander entstehen, bis ein stabiles Nuklid erreicht wird

Zwischenüberhitzung

Überhitzung des Mitteldruckdampfs, also nach Austritt des Dampfs aus der Hochdruckturbine und vor Eintritt in die Mitteldruck- oder Niederdruckturbine