Neutronenabsorber

Neutronenabsorber

Ein Neutronenabsorber ist in der Reaktorphysik ein Material, das der Kernspaltungs-Kettenreaktion durch eine geeignete andere Kernreaktion freie thermische Neutronen entzieht. Mit Neutronenabsorbern lässt sich daher die Anzahl der Neutronen im Reaktorkern steuern, also der Verlauf der Kettenreaktion regulieren oder ganz unterbinden.

Neutronenabsorber werden beispielsweise auch in Abschirmungen gegen Neutronen verwendet.

Inhaltsverzeichnis

Verwendete Reaktionen

Die verwendeten Kernreaktionen sind meist, aber nicht immer, vom Typ (n,γ), also Neutroneneinfang. Bei der Einfangreaktion entsteht Gammastrahlung, bei anderen Absorptionsreaktionen werden geladene Teilchen freigesetzt. Beispiele:

Cadmium: 113Cd(n,γ)114Cd + 6 MeV
Bor: 10B(n,α)7Li + 0,5 MeV.

Auch am gewöhnlichen Wasserstoff gibt es eine Einfangreaktion mit merklichem Wirkungsquerschnitt:

1H(n,γ)2H +2,223 MeV

Diese Absorption am Wasserstoff ist der Grund dafür, dass ein Leichtwasserreaktor mit Natururan nicht kritisch werden kann.

Reaktorsteuerung und -abschaltung

Reaktorsteuerstäbe bestehen aus Elementen mit großem Wirkungsquerschnitt für eine Absorptionsreaktion, beispielsweise Cadmium, Gadolinium oder Bor.

In Leichtwasserreaktoren verwendet man neben Steuerstäben häufig die wasserlösliche Borsäure zur Regulierung der Reaktorleistung sowie zur Notabschaltung (Notborierung) des Reaktors im Falle einer Fehlfunktion der Steuerstäbe. Zur Notabschaltung wird der Reaktordruckbehälter mit stark borsäurehaltigem Wasser geflutet, um die Kettenreaktion sofort zum Erliegen zu bringen.[1]

Neutronengifte

Einige Neutronenabsorber entstehen im Reaktor als unvermeidliche Nebenprodukte. Ihre Wirkung muss während des Reaktorbetriebs durch entsprechendes Entfernen anderer Absorber ausgeglichen werden. Eines dieser sogenannten Neutronengifte ist das Xenon-Isotop 135Xe, das durch die so genannte Xenonvergiftung nach einer Reaktorabschaltung für eine gewisse Zeit das Wiederanfahren unmöglich macht.

Quellen

  1. Notabschaltung des KKW Kosloduj im März 2006.

Siehe auch

Weblinks


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