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in Frage kommen. Flüssige und gasförmige Moderatoren haben den weiteren Vorteil, dass
sie gleichzeitig zur Kühlung des Reaktors benutzt werden können.
tronen emittiert werden, von denen jedes im Mittel eine kinetische Energie von ca. 2 MeV
besitzt. Ein Spaltprozess, der durch ein Neutron der Generation
i
ausgelöst wurde, erzeugt
x
neueNeutronenderGeneration
i
+.DadurchkönnendieSpaltprozesseineinemReaktor
aufrecht erhalten werden, sie hören erst dann auf, wenn das gesamte spaltfähige Material
verbraucht ist. Damit dabei nicht eine unkontrollierte
Kettenreaktion
wie in einer Atom-
bombeentsteht,darfdieGesamtanzahl
n
i
derNeutroneninjederGenerationnichtzu stark
anwachsen. Man bezeichnet das Verhältnis
n
i
+
n
i
≥
k
=
(5.12)
als die
Kritikalität
. Der maximale Wert, den
k
besitzen kann, ist
k
. . .. Aber die-
ser Wert ist viel zu hoch, der Reaktor wäre überkritisch. Durch verschiedene Maßnahmen,
die wir hier nicht im Detail besprechen wollen, lässt sich der Wert der Kritikalität in einem
Reaktor auf
k
=
x
=
absenken. Von Bedeutung ist dabei, wie rein das spaltfähige Material
ist, wie groß seine Oberfläche und seine Masse sind. Je reiner das Material ist und je klei-
ner seine Oberfläche (bei gegebener Masse hat die Kugel die geringste Oberfläche), umso
geringer muss die Masse sein, damit gerade ein Wert
k
≈
erreicht wird. Man bezeichnet
diese Masseals die
kritischeMasse
m
krit
. Für eine Kugel aus spaltfähigem Material beträgt
sie zum Beispiel
=
U
(
%
)
m
krit
=
kg,
Pu
,kg.
Von ebenso großer Bedeutung ist, dass sich in einem Reaktor die Kritikalität regeln lässt.
Dies ist deswegen möglich,
(
%
)
m
krit
=
•
weil es Materialien mit einem sehr großen
Absorptionsquerschnitt
für Neutronen gibt,
wie zum Beispiel Bor (B) oder Cadmium (Cd),
•
weil ein kleiner Teil der Neutronen bei der Kernspaltung verzögert emittiert werden.
Die Anzahlen der
prompten
und der
verzögerten
Neutronen für die uns bekannten Spalt-
prozessesindin Tab.
5.6
zusammen gestellt. Nur die Existenz dieser verzögerten Neutronen
gewährleistet, dass die Reaktionszeit zur Steuerung des Reaktors in der Größenordnung
von 10 s liegt und damit ausreicht, um zum Beispiel einen Neutronenabsorber in den Re-
aktorkern zu fahren und die Kettenreaktion zu stoppen.
Spaltreaktoren: Konventionelle Technik
Der prinzipielle Aufbau eines Spaltreaktors und das Schaltbild der gesamten kerntechni-
schen Anlage sindin Abb.
5.7
gezeigt. Bei diesem Schaltbild handelt es sich um eine Anlage
mit einem Primär- und einem Sekundärkühlkreislauf, wie sie bei einem Druckwasserreak-
tor verwendet werden. Bei der Konstruktion eines Reaktors sind für seine Funktion und
seine Sicherheit zwei Punkte von Bedeutung:
