Kernphysik
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SS 2013, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Thomas Heinzel<br />
Vorlesung: Kern- und Elementarteilchenphysik, inoffizielle Mitschrift<br />
by: Christian Krause, Matr. 1956616 6 KERNREAKTIONEN<br />
• - Proliferation (Diebstahl waffentechnisches Material)<br />
• + hohe Energieausbeute E(1 kg Uran) = Verbrennung von 750 t Kohle = 2770 t CO 2 )<br />
• + Praktisch unbegrenzt verfügbar<br />
Idee Kettenreaktion: Bremse die schnellen Neutronen effizient auf thermische Energien ab, ohne sie<br />
durch Absorption zu verlieren.<br />
n thermisch + 235 U → Y 1 + Y 2 + < j > ·n (schnell) Abbremser: Moderatoren<br />
Verstärkungsfaktor k ≡<br />
N(i + 1)<br />
N(i)<br />
k < 1: geht aus; k > 1 Explosion; k = 1 Reaktor<br />
Moderatoren<br />
• hoher E-Übertrag pro Stoss ⇒ leicht<br />
• keine n-Absorber<br />
• technisch realisierbar<br />
3 Moderatoren<br />
• Wasser: n-Absorber<br />
• schweres Wasser: teuer, natürliches Uran nutzbar<br />
• Graphit: inhärent unsicherer Reaktor<br />
Anzahl der Stöße zur Moderation: Wasser/Schweres Wasser: 18; Graphit: 60<br />
Alternativ zur Moderation: Spaltung durch schnelle Neutronen. → aus 238 U wird 239 P u “gebrütet“:<br />
“schneller Brüter“ bezieht sich auf die schnellen Neutronen.<br />
→ Neutronenzyklus bei Kettenreaktion<br />
Thermische Spaltung: Neutronenzyklus<br />
Zyklus j:<br />
N j thermische n → Einfang 235 U, 238 U<br />
↓<br />
thermische Spaltung von 235 U<br />
↓<br />
ηN j schnelle n mit η > 1<br />
↓<br />
zum Teil (wenig) schnelle Spaltung von 238 U<br />
↓<br />
ɛ · η · N j schnelle n, ɛ > 1<br />
↓<br />
Moderation (1 − P s )-Anteil entweicht mit (1 − P s ) Entweich-Wahrscheinlichkeit<br />
↓<br />
P s · ɛ · η · N j übrig<br />
↓<br />
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