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Micron Document

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<title>Neutronenabsorber</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Neutronenabsorber</span></h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Ein <b>Neutronenabsorber</b> ist in der <a href="Reaktorphysik" title="Reaktorphysik">Reaktorphysik</a> ein Material, das der Kernspaltungs-<a href="Kettenreaktion_(Kernphysik)" class="mw-redirect" title="Kettenreaktion (Kernphysik)">Kettenreaktion</a> durch eine geeignete andere <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktion</a> freie <a href="Thermische_Neutronen" class="mw-redirect" title="Thermische Neutronen">thermische Neutronen</a> entzieht. Mit Neutronenabsorbern lässt sich daher die Anzahl der Neutronen im Reaktorkern steuern, also der Verlauf der Kettenreaktion regulieren oder ganz unterbinden.

</p><p>Neutronenabsorber werden aber nicht nur in Reaktoren, sondern beispielsweise auch in <a href="Abschirmung_(Strahlung)" title="Abschirmung (Strahlung)">Abschirmungen</a> gegen Neutronen verwendet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendete_Reaktionen">Verwendete Reaktionen</h2></div>

<p>Die verwendeten Kernreaktionen sind meist, aber nicht immer, vom Typ (n,γ), also <a href="Neutroneneinfang" title="Neutroneneinfang">Neutroneneinfang</a>. Bei der Einfangreaktion entsteht <a href="Gammastrahlung" title="Gammastrahlung">Gammastrahlung</a>, bei anderen Absorptionsreaktionen werden geladene Teilchen freigesetzt.

</p>

<dl><dt>Beispiele</dt>

<dl><dd><a href="Cadmium" title="Cadmium">Cadmium</a>:

<dd><a href="Bor" title="Bor">Bor</a>:

<p>Ein Cadmiumblech von 1 mm Dicke verringert den durchtretenden thermischen <a href="Neutronenfluss" title="Neutronenfluss">Neutronenfluss</a> etwa auf das 10<sup>−5</sup>-fache, also auf ein Hunderttausendstel.

</p><p>Bor wird meist in natürlicher Isotopenzusammensetzung (80,9 % <sup>11</sup>B und 19,1 % <sup>10</sup>B) als <a href="Borcarbid" title="Borcarbid">Borcarbid</a> (B<sub>4</sub>C) in <a href="Granulare_Materie" title="Granulare Materie">Granulat</a>-Form verwendet.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bei einer Dichte von z. B. 1,76 g/cm<sup>3</sup> (70 % der Dichte des massiven Materials) verringert eine 1 mm dicke Schicht dieses Materials den durchtretenden thermischen Neutronenfluss auf 6,9 %, also auf weniger als ein Zehntel.

</p><p>In Betonabschirmwänden wird <a href="Borax" title="Borax">Borax</a> als <a href="Zuschlagstoff" title="Zuschlagstoff">Zuschlagstoff</a> verwendet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Reaktorsteuerung_und_-abschaltung">Reaktorsteuerung und -abschaltung</h2></div>

<p><a href="Steuerst%C3%A4be" class="mw-redirect" title="Steuerstäbe">Reaktorsteuerstäbe</a> enthalten Elemente mit großem Wirkungsquerschnitt für eine Absorptionsreaktion, beispielsweise Cadmium, <a href="Gadolinium" title="Gadolinium">Gadolinium</a> oder Bor.

</p><p>In Leichtwasserreaktoren verwendet man neben Steuerstäben häufig die wasserlösliche <a href="Bors%C3%A4ure" title="Borsäure">Borsäure</a> zur Regulierung der Reaktorleistung sowie zur Notabschaltung (Notborierung) des Reaktors im Falle einer Fehlfunktion der Steuerstäbe. Zur Notabschaltung wird der Reaktordruckbehälter mit stark borsäurehaltigem Wasser geflutet, um die Kettenreaktion sehr rasch zum Erliegen zu bringen.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Zu diesem Zweck kann auch das wasserlösliche <a href="Gadolinium(III)-nitrat" title="Gadolinium(III)-nitrat">Gadolinium(III)-nitrat</a> verwendet werden.<sup id="cite_ref-researchgate.net_3-0" class="reference"><a href="#cite_note-researchgate.net-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Neutronengifte">Neutronengifte</h2></div>

<p>Einige Neutronenabsorber entstehen im Reaktor als unvermeidliche Nebenprodukte. Ihre Wirkung muss während des Reaktorbetriebs durch entsprechendes Entfernen anderer Absorber ausgeglichen werden. Eines dieser sogenannten <b>Neutronengifte</b> ist das Xenon-Isotop <sup>135</sup>Xe, das durch die so genannte <a href="Xenonvergiftung" title="Xenonvergiftung">Xenonvergiftung</a> nach einer Reaktorabschaltung für eine gewisse Zeit das Wiederanfahren unmöglich macht.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Neutronenabsorbierende_Nuklide_allgemein">Neutronenabsorbierende Nuklide allgemein</h2></div>

<p>Außer den oben schon genannten Materialien sind z. B. <a href="Silber" title="Silber">Silber</a>, <a href="Indium" title="Indium">Indium</a>, <a href="Cobalt" title="Cobalt">Cobalt</a>, <a href="Hafnium" title="Hafnium">Hafnium</a> und viele <a href="Seltene_Erde" class="mw-redirect" title="Seltene Erde">Seltene Erden</a>-Elemente relativ starke Neutronenabsorber.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Moderator_(Physik)" title="Moderator (Physik)">Moderator (Physik)</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Quellen">Quellen</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">A. Ziegler, <a href="Hans-Josef_Allelein" title="Hans-Josef Allelein">H.-J. Allelein</a> (Hrsg.): <i>Reaktortechnik: Physikalisch-technische Grundlagen</i>. 2. Auflage, Springer-Vieweg 2013, ISBN 978-3-642-33845-8, Seite 277</span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Kernkraftwerk_Kosloduj#Störfälle" title="Kernkraftwerk Kosloduj">Notabschaltung des KKW Kosloduj im März 2006.</a></span>

</li>

<li id="cite_note-researchgate.net-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-researchgate.net_3-0">↑</a></span> <span class="reference-text">researchgate.net: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.researchgate.net/publication/306424127_Effect_of_Gadolinium_nitrate_concentration_on_the_Corrosion_Compatibility_of_Structural_Materials_in_a_Proposed_Indian_Tube_Type_Boiling_Reactor">Effect of Gadolinium nitrate concentration on the Corrosion Compatibility of Structural Materials in a Proposed Indian Tube Type Boiling Reactor (PDF Download Available)</a>, abgerufen am 22. Januar 2017</span>

</li>

</ol>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nndc.bnl.gov/qcalc/">"Q-value Calculator" vom NNDC und Wirkungsquerschnittdaten</a></li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://publikationen.bibliothek.kit.edu/270000610">"Die homogene Vergiftung des Reaktors FR2 mit Borsäure"</a> (PDF; 2,1 MB)</li></ul></div><div><div class="zim-footer">

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