Materialauswahl für schnelle Reaktoren

Zusammenfassung

Man kann die Elemente bezüglich ihrer nuklearen Eigenschaften im schnellen Fluß in vier Gruppen einteilen:

• 1. Spaltbare Elemente. Alle Isotope von Uran und Plutonium können von Neutronen hoher Energie gespalten werden (die Schwellenergie beträgt beispielsweise für ²³⁸U 1,4 MeV und für ²⁴⁰Pu 0,6 MeV).

• 2. Moderatoren H, D, Be, C. In einem schnellen Reaktor muß man in erster Linie ein hartes Spektrum aufrechterhalten, weshalb diese Elemente, besonders in massiver Form, gewöhnlich gemieden werden. Eine Ausnahme bilden eventuell Mischungen mit Kohlenstoff wie PuC oder UC. Die verbesserte Strahlenbeständigkeit gegenüber dem reinen Metall entschädigt dabei für den Verlust an Brutrate. Eine spezielle Anwendung ist der Gebrauch von Beryllium im gekoppelten Reaktor (d. h. schnelle Spaltzone und thermalisierte Brutzone).

• 3. Gute Absorber („Poisons“). Nur ¹⁰B und ⁶Li haben genügend große Einfangquerschnitte, um in diese Gruppe aufgenommen zu werden. Für Regelzwecke wird nur ¹⁰B eingesetzt. Im EFFBR dient es als Regelmaterial. Auch im DFR kommt es in einigen Regelstäben zur Anwendung.

• 4. Sonstige. Keines der übrigen Elemente hat nukleare Eigenschaften, die es als Reaktormaterial hervortreten lassen. Die Auswahl von Kühlmittel und Strukturmaterial aus dieser Gruppe hat in erster Linie nicht nukleare Gründe.