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Moderator (Reaktortechnik)


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Moderatoren (von: (lat.) moderare = Mäßigen Steuern werden in Kernreaktoren eingesetzt um die bei der Kernspaltung von Uran -235 oder Plutonium entstehenden schnellen Neutronen abzubremsen. Schnelle Neutronen rufen nur selten Kernspaltung hervor; langsame Neutronen dagegen lösen mit höheren Wahrscheinlichkeit weitere Kernspaltungen aus und halten eine Kettenreaktion in Gang.

Der Moderator bremst ein Neutron durch elastischen Stoß mit den Atomkernen. Nur leichte sind geeignet Neutronen abzubremsen. Lithium und Bor besitzen eine starke Neutronenabsorption sind daher nicht geeignet. Theoretisch denkbar sind Wasserstoff Deuterium Helium Beryllium und Kohlenstoff . In Kernkraftwerken technisch genutzt werden Wasserstoff leichtes (gewöhnliches) Wasser ) Deuterium (als schweres Wasser ) und Kohlenstoff in Form von Graphit .

Im Leichtwasserreaktoren wird gewöhnliches Wasser als Moderator verwendet. Nachteil ist die Absorption von Neutronen durch Wasser. Dieser Neutronenverlust wird ausgeglichen indem angereichertes Uran (U) verwendet wird in dem bezogen die gleiche Menge des spaltbaren 235 U weniger 238 U enthalten ist das ebenfalls Neutronen absorbiert. Vorteil von Leichtwasserreaktoren ist dass leichtes Wasser ist. Außerdem verdampft es im Fall einer des Reaktors (Reaktorunfall); damit endet die Moderationsfähigkeit die Kettenreaktion erlischt.

Reines Graphit ist relativ leicht herzustellen besitzt eine vernachlässigbare Neutronenabsorption. Insofern kann ein Kernreaktor mit unangereichertem Uran (Natururan) betrieben werden. erste 1942 unter Leitung von Enrico Fermi in Chicago gebaute und funktionsfähige Testreaktor war nach Bauweise konstruiert. In der Sowjetunion wurden später wassergekühlte Reaktoren für den Regelbetrieb entwickelt die noch in Russland der Ukraine und Litauen Betrieb sind. Beim Reaktorunfall von Tschernobyl im Jahre 1986 konnte die Kernreaktion des überhitzten Reaktors mehr unterbrochen werden; das Graphit behielt seine Eigenschaften und somit wurde die Kettenreaktion bis Kernschmelze aufrechterhalten. Ein weiterer graphitmoderierter Reaktortyp ist gasgekühlten Kugelhaufenreaktor oder Hochtemperaturreaktor.

Schweres Wasser hat eine geringe Tendenz Neutroneneinfang so dass schwerwassermoderierte Reaktoren ebenfalls mit betrieben werden können. Schweres Wasser ist allerdings teuer. Die kanadischen CANDU-Reaktoren arbeiten mit schwerem Wasser als

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