Betriebsfragen bei HTR-Anlagen

Zusammenfassung

Je nach Brennstoffzyklus sind im Kern einer HTR-Anlage die Isotope U²³⁵, U²³³, Pu²³⁹, Pu²⁴¹ als spaltbare Stoffe in verschiedenen Zusammensetzungen vorhanden. U²³⁵ wird in mehr oder weniger angereichter Form (z. B. Low Enriched Uranium = LEU: ≈ 10 % Anreicherung, High Enriched Uranium = HEU: 93 % Anreicherung) direkt als UO₂ in den coated particles verwendet, während U²³³ sowie die Plutoniumisotope durch Bruteffekte aus eingesetztem Th²³² bzw. U²³⁸ entstehen. Die bekannten Umwandlungsketten haben verkürzt wiedergegeben folgende Form:

$$ {\text{U}}_{{92}}^{{238}} + n_{0}^{1} \to N{p^{{239}}}\xrightarrow{{{\beta ^{ - }}}}P{u^{{239}}} + n_{0}^{1} \to P{u^{{240}}} + n_{0}^{1} \to P{u^{{241}}} + n_{0}^{1} \to P{u^{{242}}}, $$

((5.1))

$$ {\text{T}}{{\text{h}}^{{{{1.}_{{232}}}}}} + {\text{n}}_{0}^{1} \to {\text{T}}{{\text{h}}^{{{{2.}_{{232}}}}}}\xrightarrow[{{\lambda _{1}}}]{{{\beta ^{ - }}}}\mathop{{{\text{P}}{{\text{a}}^{{{{3.}_{{233}}}}}}}}\limits_{{{\sigma _{2}} \searrow {\text{P}}{{\text{a}}^{{234}}}}} \xrightarrow[{{\lambda _{2}}}]{{{\beta ^{ - }}}}{\mathop{{\text{U}}}\limits_{{{\sigma _{3}}\; \searrow }} ^{{{{4.}_{{233}}}}}}. $$

((5.2))

Auf die wichtigsten Wirkungsquerschnitte dieser Isotope, insbesondere die Resonanzquerschnitte von U²³⁸ und Th²³², die für den Bruteffekt besonders bedeutsam sind, wurde bereits in Abschnitt 3.1 hingewiesen.