E4 Wärmeerzeugung im Kern

Thema

Die Wärme, die letztendlich zur Stromerzeugung genutzt wird, entsteht im Reaktorkern durch drei simultan ablaufende Mechanismen. Der erste und dominierende Mechanismus wandelt die kinetische Energie der Spaltprodukte, wie im ersten Modell dieses Katalogs beschrieben, in Wärme um: Die mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen leichten Atomkerne kollidieren nahezu unmittelbar mit den Atomen des umgebenden Materials und übertragen diese Energie im Wesentlichen durch atomare Reibung. Der zweite Mechanismus wandelt einen Teil der bei der Kernspaltung emittierten Gammastrahlung, die vom Reaktormaterial direkt absorbiert wird, in Wärme um.

Der dritte Mechanismus ist im Normalbetrieb quantitativ kleiner als die beiden vorherigen, aber unter anderen Umständen entscheidend: der anschließende radioaktive Zerfall der instabilen Spaltprodukte, wie im ersten Modell dieses Katalogs vorhergesagt, sowie anderer Materialien, die durch die Absorption von Neutronen während des Betriebs aktiviert wurden. Diese Restwärme besitzt eine Eigenschaft, die sie grundlegend von den beiden anderen Mechanismen unterscheidet: Während die Umwandlung von kinetischer Energie und Gammastrahlung mit dem Abschalten der Kettenreaktion nahezu augenblicklich aufhört, bleibt die Restwärme über Stunden und Tage bestehen – anfangs intensiv, danach allmählich abklingend. Dies liegt daran, dass sie aus dem natürlichen Zerfall bereits gebildeter Materialien stammt, den kein Steuerstab aufhalten kann.

Daher hebt dieses Modul, das mit drei gleichzeitig wärmeerzeugenden Mechanismen beginnt, abschließend die für die Reaktorsicherheit entscheidende Asymmetrie hervor: Zwei dieser drei Mechanismen schalten sich mit der Kettenreaktion ab, der dritte erzeugt jedoch noch lange nach der Reaktorabschaltung Wärme – ein Umstand, der in den Abschalt- und Anomaliemodellen dieses Katalogs später erneut aufgegriffen wird.

ID:3955