Der Kugelhaufenreaktor als thermischer Thoriumbrüter 1: Graphit als Moderator

Die Möglichkeit, aus Thorium 232 oder Uran 238 durch Neutroneneinfang mit anschließender Umwandlung des Atomkerns Spaltstoffe zu erzeugen, wird in den Brutreaktoren ausgenutzt. So führt ein Neutroneneinfang im Uran 238 zur Bildung eines Plutonium-239-Kernes, der durch schnelle Neutronen besonders wirksam spaltbar ist, während ein Neutroneneinfang im Thorium 232 schließlich zur Bildung eines Uran-233-Kernes führt. U233 ist ein guter Spaltstoff für thermische Reaktoren. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Brutmaterial (Th232 oder U238) und Spaltstoff im Reaktor ist es nun einmal möglich, eine Kettenreaktion aufrechtzuerhalten, zum anderen wird der verbrannte Spaltstoff durch "erbrüteten" Spaltstoff weitgehend ersetzt. Bei entsprechender Auslegung des Brennstoffkreislaufes ist ein solches System nicht nur in der Lage, mit einem einmaligen Spaltstoffeinsatz auszukommen, sondern es kann mehr Spaltstoff erzeugen, als es selbst verbraucht. Wenn das letztere der Fall ist, wird nach der Verdopplungszeit soviel überschüssiger Spaltstoff erzeugt, daß damit der Ersteinsatz für einen weiteren Reaktor dieses Typs vorhanden ist. Da derartige Brutreaktoren nur eine Brennstoffzufuhr von relativ häufig vorkommendem U238 und Th232 benötigen, ist ihre Entwicklung im Hinblick auf die Verknappung des U-235-Spaltstoffes notwendig. Brutreaktoren benötigen auch keine kostspieligen Anreicherungsanlagen mehr. Allerdings ist eine Aufarbeitungsanlage für den Brennstoff notwendig. In der vorliegenden Arbeit werden die Bruteigenschaften eines graphitmoderierten Hochtemperaturreaktors vom Typ eines Kugelhaufenreaktors für den Thorium232-Uran233-Brutzyklus untersucht