Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
Dabei sind
MeV,
W
Prot
(Energie des Protons)
=
W
Fiss
(bei der Spaltung freiwerdende Energie)
=
MeV,
η
(Wirkungsgrad elektrische Energie
→
Protonenenergie)
=
,,
n
Spal
(Anzahl der Spallationsneutronen)
=
,
n
Fiss
(Anzahl der Spaltungsneutronen)
=
,
k
(Kritikalität des Reaktorkerns) .
Werden die oben angegebenen Zahlen eingesetzt, so folgt, dass ein Hybridreaktor dann
eine positive Energiebilanz besitzt, wenn seine
Kritikalität
einen Wert
k
,erreicht.
Soll der Hybridreaktor zum Beispiel das doppelte der Energie liefern, die zur Beschleu-
nigung der Protonen benötigt wird, muss die Kritikalität bereits auf den Wert
k
>
,
steigen. Ob sich das erreichen lässt, hängt von der Konstruktion des Reaktorkerns ab,
in dem nicht allzu viele Neutronen verloren gehen dürfen.
Weitere offene Fragen betreffen die Auslegung des Spallationstargets, in dem die Proto-
nen ihre volle kinetische Energie in thermische Energie umwandeln. Nehmen wir an,
der Protonenstrom betrage 0,1 A, dann entsteht bei den oben genannten Eigenschaten
des Beschleunigers in dem Spallationstarget eine
Leistungsdichte
von ,
=
kWh
a
−
⋅
m
−
, die fast10mal größer ist als die in einem Druckwasserreaktor. Es ist sehr die Frage,
ob das Target und der Reaktorkern unter diesen Bedingungen mechanisch und ther-
misch stabil bleiben. Auf die Probleme eines Hybridreaktors werden wir im nächsten
Abschnittwiederzurückkommen,dersichmitdernuklearenAbfallentsorgungbeschäf-
tigt.
⋅
⋅
5.3 Die Entsorgung des nuklearen Abfalls
Bei allen Reaktoren, die auf der Basisder Kernspaltungarbeiten, entsteht das Problem, dass
Teile der Anlage und natürlich insbesondere der Reaktorkern mit seinen Brennelemen-
ten radioaktiv verunreinigt werden. Die
Entsorgung
dieses Abfalls ist der entscheidende
Nachteil dieser Technologie. Warum das so ist, damit werden wir uns jetzt befassen.
Mit dem Begriff „
radioaktive Verunreinigung
“ sind Beimischungen von instabilen
Atomkernen in einem sonst normalen Material gemeint. Solche Beimischungen kommen
überall in der Natur vor, wie wir in Abschn.
5.5
lernen werden. Aber in einem Reaktor
treten sie gehäut und in nicht-natürlicher Zusammensetzung auf.
Instabile Atomkerne zerfallen und bei dem radioaktiven Zerfall werden Strahlen
emittiert, die unter dem Sammelbegriff „
radioaktive Strahlung
“ zusammengefasst sind.
Warum ist die radioaktive Strahlung für den lebenden Organismus gefährlich? Der Grund
ist, das radioaktive Strahlen andere Atome ionisieren können und die Ionisation sehr ot
