Beitrag zum Uran-Kohlenstoff-Stickstoff-System

1.1 $\underline{Allgemeines}$ Für Leistungsreaktoren kommen als Kernbrennstoffe die drei spaltbaren Isotope U-235, U-233 und Pu-239 infrage. Das U-235ist zu 0,7 w/o$^{+)}$ im natürlichen Uran enthalten, während das U-233 aus dem Brutstoff Th-232 und das Pu-239 aus dem nicht spaltbaren U-238 in sog. Brutreaktoren erzeugt werden. Das Uran wird je nach Reaktortyp in der verschiedensten Verbindung oder Legierung als Brennstoff eingesetzt. Die Brennstpffarten lassen sich in drei Gruppen unterteilen: 1) Metallischer Brennstoff : Uranmetall uranreiche Legierungen 2) Dispersions-Brennstoff : uranarme U-Al-Legierungen (UAl$_{4}$) Cermets aus $U_{3}O_{8}$-Al oder UO$_{2}$ in rostfreiem Stahl U0$_{2}$ in BeO. 3) keramischer Brennstoff : Urandioxid (U0$_{2}$) Urancarbide (UC, UC$_{2}$) Urannitrid (UN) Nachfolgend sind die Forderungen eines idealen Kernbrennstoffs qualitativ zusammengefaßt : 1) kubisches Kristallgitter 2) hohe Wärmeleitfähigkeit 3) hoher Schmelzpunkt sowie Wärmebeständigkeit 4) möglichst kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient5) keine Reaktionen mit den Hüllmaterialien und dem Kühlmittel 6) hohe Dauerfestigkeit 7) Phasenstabilität 8) höchstmögliche Urandichte 9) geringer Neutronenabsorptionsquerschnitt für den Legierungspartner l0) günstiges Rückhaltevermögen für Spaltprodukte [...