M7 Xenon Transient (Jodgrube)

Thema

Zu den Spaltprodukten, die im ersten Modell dieses Katalogs beschrieben werden, gehört Jod-135, das über mehrere Stunden zerfällt und sich in Xenon-135 umwandelt. Dieser Kern besitzt eine außergewöhnlich hohe Neutronenabsorptionskapazität und wirkt, wie im Moderations- und Absorptionsmodell beschrieben, als besonders starkes Neutronengift.

Im Konstantleistungsbetrieb wird Xenon-135 kontinuierlich produziert – sowohl direkt durch Kernspaltung als auch durch die Zerfallskette von Jod –, aber auch kontinuierlich durch Neutronenabsorption abgebaut. Dabei stellt sich ein Gleichgewicht ein, in dem seine Konzentration annähernd konstant bleibt. Wird die Leistung plötzlich reduziert oder abgeschaltet, gerät dieses Gleichgewicht scheinbar widersprüchlich aus dem Gleichgewicht: Die direkte Xenonproduktion durch Kernspaltung sinkt mit der Leistungsreduzierung sofort, aber das angesammelte Jod-135 zerfällt weiter und erzeugt über mehrere Stunden zusätzliches Xenon. Gleichzeitig nimmt der Xenonabbau durch Neutronenabsorption ab, da bei geringer Leistung weniger Neutronen zur Verfügung stehen. Das Ergebnis ist, dass die Konzentration dieses Neutronengifts nach einer Leistungsreduzierung noch mehrere Stunden weiter ansteigt, einen Höchstwert erreicht und erst dann wieder abfällt, wenn das angesammelte Jod verbraucht ist.

Diese vorübergehende Anreicherung, die sogenannte Jodgrube, die bereits durch die im Leistungsanpassungsmodell erwähnte Randbedingung vorhergesagt wurde, kann so stark werden, dass die über die Steuerstäbe verfügbare Reaktivitätsreserve nicht ausreicht, um sie zu kompensieren. Dies verhindert vorübergehend eine Leistungssteigerung oder gar einen Reaktorneustart, bis sich das überschüssige Xenon von selbst abbaut – ein Zeitraum, der typischerweise viele Stunden dauert.

Daher bestätigt dieses Modul, das mit einem Gift beginnt, das auch nach der Leistungsreduzierung weiter ansteigt, dass viele Reaktoren den im vorherigen Modell beschriebenen Grundlastbetrieb bevorzugen: Es handelt sich nicht nur um eine betriebliche Präferenz, sondern um eine direkte Folge der Tatsache, dass eine Reduzierung der Reaktorleistung mit Verzögerung eine erneute Leistungssteigerung erschwert.

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