Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
3
10
2
10
1
10
235
U
Resonanz−
bereich
10
0
238
U
−2
2
6
10
10
10
Neutronenenergie (eV)
Abb. 5.5
Der Absorptionsquerschnitt für Neutronen in
U in Abhängigkeit von ihrer Energie.
Währendbiszuca.1MeVdermittlereQuerschnittumgekehrtproportionalzurNeutronengeschwin-
digkeit ist, schwankt der Querschnitt stark im Resonanzbereich. Der Absorptionsquerschnitt für
Neutronen in
U besitzt bei 1,5MeV eine untere Schwelle
W (n)
f
W (n)
i
n
K
Abb. 5.6
Der elastische Stoß eines Neutrons n mit einem Kern K, der die Masse
A
besitzt. Bei dem
Stoß verliert das Neutron die Energie Δ
W
=
W
i
(
n
)−
W
f
(
n
)undwirdumdenWinkel
ϑ
abgelenkt
zunimmt, je größer der Exponent
σ
abs
ρx
wird. Daher ist für die Absorption eines Neu-
trons besonders wichtig der
Absorptionsquerschnitt
σ
abs
, der die Dimension einer Fläche
besitzt und der in Einheiten ⋅
−
m
= barn gemessen wird. Der Absorpti
onsquer-
schnitt ist umgekehrt proportional zur Neutronengeschwindigkeit (
σ
abs
∝ /
√
W
kin
(n),
wie angenähert in der Abb.
5.5
gezeigt. Diese Proportionalität gilt nur für das mittlere
Verhalten des Absorptionsquerschnitts, denn es gibt einen Bereich bei Neutronenenergi-
en um 100 eV, den „Resonanzbereich“, in dem der Absorptionsquerschnitt sehr stark von
der Energie abhängt. Neutronen, die mit einer dieser Energien von dem Kern K
′
absor-
biert werden, führen sehr ot nicht zur Spaltung, sondern zu einer anderen Kernreaktion,
sie sind für die Energiefreisetzung verloren. Schnelle Neutronen müssen daher möglichst
schnell so stark abgebremst werden, dass sie thermisch werden und bei der Absorption zur
Spaltung führen. Zur Abbremsung enthält ein
Reaktor
neben dem spaltfähigen Material
auch immer einen
Moderator
für die Neutronenabbremsung.
Im Moderator verlieren die Neutronen ihre kinetische Energie durch elastische Stöße
mit den Atomkernen des Moderators. Solche Stöße kann man sich anschaulich vorstellen,
denn sie gehorchen denselben Gesetzen wie zum Beispiel der Stoß von zwei Stahlkugeln.