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Brennstoff: Unterschied zwischen den Versionen

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(Spaltbrennstoff)
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== Spaltbrennstoff ==
 
== Spaltbrennstoff ==
Der in Kernspaltungsreaktoren eingesetzte Brennstoff wird in der Regel nach der Isotopenzusammensetzung der enthaltenen Spalt- und Brutstoffe klassifiziert sowie anhand seines physikalischen Aggregatzustands und seiner Chemischen Zusammensetzung.  
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Der in Kernspaltungsreaktoren eingesetzte Brennstoff wird in der Regel nach der Isotopenzusammensetzung der enthaltenen Spalt- und Brutstoffe klassifiziert sowie anhand seines physikalischen Aggregatzustands und seiner chemischen Zusammensetzung.  
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===Isotopenzusammensetzung===
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Der am häufigsten zur Anwendung kommende Kernbrennstoff ist Uran bei welchem es sich in der Regel um eine Mischung aus thermisch spaltbarem Uran-235 und Uran-238 welches thermisch nicht spaltbar ist und  primär einen [[Brutreaktor|Brutstoff]] darstellt handelt. Der <sub>235</sub>Uran Anteil an der Mischung beträgt im Fall von Natururan etwa 0,72%. Durch [[Anreicherung]] kann der <sub>235</sub>Urananteil erhöht werden. Während spezielle Reaktoren mit Schwerwasser oder Graphitmoderator und inhomogenem Kern wie etwa CANDU oder MAGNOX Reaktoren Natururan verwerten können sind thermische Reaktoren mit homogenem Kern auf eine Anreicherung von einigen Prozent angewiesen. Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum erfordern eine Anreicherung auf mehr als etwa 10%, üblich sind etwa 20%. Auch Forschungsreaktoren und Schiffsreaktoren mit kompakten Kernen nutzen oft relativ hoch angereichertes Uran.
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Neben Uran-235 kommt kommen im Uran-Plutonium [[Brennstoffkreislauf]] auch die durch einen Neutroneneinfang im Uran-234 erbrüteten Isotope Plutonium-239 oder Plutoniummischungen (haupsächlich Plutonium-239, Plutonium-240, Plutonium-241) als Kernbrennstoff zum Einsatz (die höheren Plutoniumisotope entstehen durch Einfang eines Neutrons der keine Spaltung hervorruft). Während Plutonium-240 nicht thermisch spaltbar ist können die anderen beiden Isotope das Uran-235 teilweise oder vollständig ersetzen.
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Ein weiterer möglicher Kernbrennstoff ist Uran-233. Dieses kann aus dem thermisch nicht spaltbaren Thorium-232 erbrütet werden welches in der Natur vorkommt und damit einen alternativen Brennstoffkreislauf erlaubt.
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Version vom 4. August 2016, 00:42 Uhr

Als Brennstoff bezeichnet man einen Stoff dessen Atomkerne zu einer exothermen nuklearen Kettenreaktion in der Lage sind. Dies kann entweder eine Kernspaltungsreaktion oder eine Kernfusionsreaktion sein. Kernbrennstoffe werden als Energieträger in Kernreaktoren zur Erzeugung von Wärme oder anderen Energieformen sowie zur Erzeugung von Neutronen eingesetzt. Hauptsächlich findet man solchen Brennstoff in Kernkraftwerken und Forschungsreaktoren wieder. Bei Fusionsreaktoren wird der Brennstoff zur Fusion verwendet. Einige Kernbrennstoffe eignen sich auch als Kernsprengstoffe zum Bau nuklearer Sprengkörper.


Spaltbrennstoff

Der in Kernspaltungsreaktoren eingesetzte Brennstoff wird in der Regel nach der Isotopenzusammensetzung der enthaltenen Spalt- und Brutstoffe klassifiziert sowie anhand seines physikalischen Aggregatzustands und seiner chemischen Zusammensetzung.

Isotopenzusammensetzung

Der am häufigsten zur Anwendung kommende Kernbrennstoff ist Uran bei welchem es sich in der Regel um eine Mischung aus thermisch spaltbarem Uran-235 und Uran-238 welches thermisch nicht spaltbar ist und primär einen Brutstoff darstellt handelt. Der 235Uran Anteil an der Mischung beträgt im Fall von Natururan etwa 0,72%. Durch Anreicherung kann der 235Urananteil erhöht werden. Während spezielle Reaktoren mit Schwerwasser oder Graphitmoderator und inhomogenem Kern wie etwa CANDU oder MAGNOX Reaktoren Natururan verwerten können sind thermische Reaktoren mit homogenem Kern auf eine Anreicherung von einigen Prozent angewiesen. Reaktoren mit schnellem Neutronenspektrum erfordern eine Anreicherung auf mehr als etwa 10%, üblich sind etwa 20%. Auch Forschungsreaktoren und Schiffsreaktoren mit kompakten Kernen nutzen oft relativ hoch angereichertes Uran.

Neben Uran-235 kommt kommen im Uran-Plutonium Brennstoffkreislauf auch die durch einen Neutroneneinfang im Uran-234 erbrüteten Isotope Plutonium-239 oder Plutoniummischungen (haupsächlich Plutonium-239, Plutonium-240, Plutonium-241) als Kernbrennstoff zum Einsatz (die höheren Plutoniumisotope entstehen durch Einfang eines Neutrons der keine Spaltung hervorruft). Während Plutonium-240 nicht thermisch spaltbar ist können die anderen beiden Isotope das Uran-235 teilweise oder vollständig ersetzen.

Ein weiterer möglicher Kernbrennstoff ist Uran-233. Dieses kann aus dem thermisch nicht spaltbaren Thorium-232 erbrütet werden welches in der Natur vorkommt und damit einen alternativen Brennstoffkreislauf erlaubt.


Kernbrennstoff
Bezeichnung Kürzel Zusammensetzung Bemerkung
Power Reactor Fuel PWR Uran Leicht Angereichert
Mischoxid MOX Uran und Plutonium Reaktorfähiger Brennstoff
Mischoxid 239 MOX239 Uran und Plutonium Waffenfähiger Brennstoff
Thorium-Mischoxid TMOX Thorium und Plutonium Plutonium Reaktorfähig
Thorium-Mischoxid 239 TMOX239 Thorium und Plutonium Plutonium Waffenfähig
Radkowsky Thoriumbrennstoff 239 RTF239 Plutonium Plutonium Waffenfähig

Fusionsbrennstoff

In Kernfusionsreaktoren kommen hauptsächlich Deuterium und Tritium zum Einsatz. Helium, Lithium, Beryllium oder Bor wären ebenfalls möglich, erfordern aber höhere Temperaturen zur Fusion.

Weblinks