Kernbrennstoff

X-No-Archive: Yes
begin Thread
Moin,
mal ein paar Fragen zu Kernbrennstoffen: In Reaktoren eingesetzt wird wohl UO2. Wenn das reines (oder hochangereichertes) 235UO2 wäre,
könnte das dann auch spontan kritisch werden, oder gehen "Bomben" nur mit metallischem Uran? Immerhin ist der durchschnittliche Urankernabstand im Oxid ca. 25,6 % höher als im Metall.
Beim Tschernobyl-Unfall war immer von geschmolzenen Kernbrennstoffen die Rede - stimmt das eigentlich? Urandioxid hat einen Schmelzpunkt von 3150 K, also ziemlich hoch, und wenn es in Kontakt mit Luft kommt, dann sollte es lebhaft abbrennen zu U3O8 (mit einem allerdings 1730 K niedrigeren Schmelzpunkt, aber es sollte doch wohl verdampfen und nicht schmelzen).
Gibt es einen zwingenden Grund, in einem Reaktor Oxid zu verwenden, oder ginge auch Metall? Ich denke dabei an Raumsonden mit Kernreaktor - bei gleicher Uranmenge ist das Oxid 13,4 % schwerer (bei 30 kg Uran also 4 kg Sauerstoff zusätzlich), und Payload ist in der Raumfahrt teuer. Weiß zufällig jemand, ob die Russen bei den RORSAT-Reaktoren (da fliegen noch ein paar oben rum) Vorkehrungen getroffen haben, daß die beim Wiedereintritt nicht zusammenschmelzen und überkritisch werden können, oder ist das aus irgendeinem Grund dort prinzipiell nicht möglich? Können die evtl. explodieren (also: nuklear), wenn sie von einem Weltraumtrümmerstück oder einem Meteoriten getroffen werden, weil der den Kern mechanisch komprimieren kann?
Das mit dem noch oben Rumfliegen war wohl so gedacht, daß die erst hundert Jahre in einer Friedhofsbahn (in der *nur* die Reaktorkerne ohne Kühlmittel fliegen, die wurden nämlich aus dem Satelliten vor dessen Absturz bzw. Wiedereintritt ausgestoßen und in eine hohe Bahn gehoben, was relativ billig war, da die nur einen Bruchteil der Gesamtmasse des Satelliten hatten) abklingen und dann relativ wenig radioaktive Belastung der Atmosphäre beim Wiedereintritt verursachen, aber das würde natürlich völlig konterkariert, wenn sie beim Wiedereintritt noch "mal eben" wieder kritisch werden und mit einer Leistungsexkursion auseinanderfliegen würden, deshalb würde ich annehmen, daß man sich was dabei gedacht hatte - wer weiß, was genau? (Und bitte nicht: Nach mir die Sintflut...)
Irgendwo (bzw. bei Leitenberger) hatte ich eine Diskussion über die Vor- und Nachteiel von Kernreaktoren gegenüber RTGs in der Raumfahrt gelesen mit dem Fazit, daß Reaktoren eigentlich keine merklichen Gewichtsvorteile haben. Frage mich aber gerade, ob das so stimmt: Der Wirkungsgrad der Reaktoren ist (oder war?) bescheiden (um die 5 %), vermutlich deswegen, weil die ziemlich hohe Temperaturen auf der Kaltseite der WKM brauchen, weil die nur durch Strahlung gekühlt werden kann, und da mault dann Carnot. Bloß: RTGs liefern Dauerleistung, aber Reaktoren kann man pulsen. Also könnte man den Kühler erst auskühlen lassen, dann den Reaktor mit gutem Wirkungsgrad laufenlassen, bis daß der Kühler warm geworden ist, und dann macht man den Reaktor plus Generator wieder aus und wartet, bis der Kühler wieder kalt ist. (Alternativ könnte man den Kühler auch als rotierende Radscheibe o. ä. konzipieren, die immer in einem schmalen Segment das kalte Reservoir bildet und dann während des Umlaufs die dort aufgenommene Abwärme durch Strahlung wieder abgibt, bzw. man läßt Kühlflüssigkeit zirkulieren oder verwendet Heatpipes. So könnte man Carnot vielleicht austricksen.)
Gruß aus Bremen Ralf
--
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
  Click to see the full signature.
Add pictures here
<% if( /^image/.test(type) ){ %>
<% } %>
<%-name%>
Add image file
Upload

Polytechforum.com is a website by engineers for engineers. It is not affiliated with any of manufacturers or vendors discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.