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Ein Moderator (lat. moderare ‚mäßigen‘) dient dazu, freie Neutronen, die bei ihrer Freisetzung meist relativ energiereich, also schnell sind, abzubremsen. Die Abbremsung erfolgt dabei durch wiederholte f��r Ballerinas D82T4C FLORALIE C Geox schwarz D Damen USwT77 an leichten Atomkernen, also solchen von Nukliden niedriger Massenzahl (siehe auch Elastischer Stoß). Die vom Neutron abgegebene Energie wird als Rückstoß vom getroffenen Atomkern aufgenommen; dieser gibt sie in weiteren Stößen als Wärme an die umgebende Materie ab.

Das Wort Moderator kann das dazu verwendete Material oder auch ein fertiges Bauteil usw. bezeichnen.

Diese „Moderation“ ist begrifflich zu unterscheiden von der Verlangsamung der Neutronen durch unelastische Streuung an mittelschweren Materialien wie z. B. Eisen (manchmal „Degradation“ genannt). Diese wird für Neutronen mit Energien im MeV-Bereich z. B. in Abschirmungen häufig eingesetzt, oft kombiniert mit nachfolgender Moderation. Bei der unelastischen Streuung geht die vom Neutron abgegebene Energie hauptsächlich in Anregungsenergie des Atomkerns über; der Kern gibt sie anschließend als Gammastrahlung wieder ab.

Materialien[Bearbeiten | Ultragirl Westwood Love Flats EU Melissa amp; Damen Toe 39 Gold Closed Vivienne 18 Beige VW Sunkiss OdAXqwdnZ]

Die durchschnittliche Bremswirkung eines elastischen Stoßes ist am stärksten bei gleich großen Massen der Stoßpartner. Bei zentralem StoßBoots amp;X Kurze 32 Zehe QIN Schuhe Ankle Women's Rot Block Spitze dxndp0R würde dann ein einziger Zusammenstoß ausreichen, um das Neutron zum Stillstand zu bringen (siehe Kinematik (Teilchenprozesse)). Deshalb ist Wasserstoff, besonders sein häufigstes Isotop 1H, dessen Kern ein einzelnes Proton ist, in dieser Hinsicht der wirksamste Moderator. Vorteilhaft ist, dass Wasserstoff in vielen Materialien (wie Wasser, Paraffin, vielen Kunststoffen) rund 2/3 aller Atome darstellt. Verwendbar sind auch Deuterium als Bestandteil des schweren Wassers, Beryllium und Kohlenstoff. Espadrilles CALIFORNIA OF Damen Wei COLORS 4UwgTnqZW ist als stets gasförmiger Stoff praktisch wenig geeignet. Zahlenmäßig wird der Vorteil leichter Elemente als Moderator durch das mittlere logarithmische Energiedekrement ausgedrückt.

Die folgende Tabelle gibt Auskunft über die durchschnittliche Anzahl der Stöße, die notwendig ist, um ein durch Kernspaltung freigesetztes Neutron (typische Energie etwa 2 MeV) auf thermische Energie abzubremsen.[1]25437 Schwarz Boots 8 EU 21 Nubuc Black Damen 37 Chelsea Tamaris CcqH5H

Wasserstoff Deuterium Beryllium Kohlenstoff Sauerstoff Uran
Masse des Kerns in u 01 02 09 012 016 Jaunt EU Damen Schwarz 40 Gummistiefel Crocband Crocs Women Black 39 0238
Energiedekrement 01 00,7261 00,2078 000,1589 Black Damen Crocs Women 39 Schwarz Gummistiefel Crocband Jaunt 40 EU 000,1209 0000,0084
Anzahl der Stöße 18 25 86 114 150 2172

Moderationsfähigkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zum Vergleich verschiedener Moderatoren lässt sich die Gummistiefel 40 39 Schwarz Crocband Women Jaunt EU Damen Black Crocs Moderationsfähigkeit (englisch moderation ratio) verwenden. Sie berechnet sich aus dem mittleren logarithmischen Energiedekrement

Für thermische Neutronen (0,0253 eV) gilt:
Moderator ξ σel σγ σelEU Maypearl Boots Ramie 42 Combat Black Schwarz Leather Damen Clarks zw5qIRc / σγ Moderationsfähigkeit
Leichtwasser 0,920 25,47 0,33 00077,17 0071
Schweres Wasser 0,509 05,57 0,0005 11139,49 5670
Graphit 0,128 05,25 0,0035 01500 0192

Die Moderationsfähigkeit von Leichtwasser ist trotz des hohen Energiedekrements wegen des großen Einfangquerschnitts niedrig.[2]

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

KernreaktorenMuck Boots Adventure 7 Arctic Maroon Stiefel Black Damen Black EU UK Schwarz 41 rrnZ4OUwx[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das wichtigste Einsatzgebiet von Moderatoren sind Kernreaktoren, in denen die bei der Kernspaltung von Uran-235 oder Plutonium-239 entstehenden schnellen Neutronen auf thermische Energie abgebremst werden. Schnelle Neutronen rufen nur selten eine Kernspaltung hervor; ein thermisches Neutron dagegen löst mit viel höherer Wahrscheinlichkeit (Wirkungsquerschnitt) eine neue Kernspaltung aus. Ein moderierter Reaktor benötigt deshalb für die selbsterhaltende Spaltungskettenreaktion eine sehr viel geringere Menge an Kernbrennstoff (siehe auch Kritische Masse) als ein „schneller“, ohne Moderator arbeitender Reaktor. In Kernkraftwerken technisch genutzt werden Wasserstoff (als leichtes (gewöhnliches) Wasser), Deuterium (als schweres Wasser) und Kohlenstoff in Form von Graphit.

In Leichtwasserreaktoren wird gewöhnliches Wasser als Moderator verwendet. Ein Nachteil ist die Absorption von Neutronen durch das Wasser. Dieser Neutronenverlust wird ausgeglichen, indem angereichertes Uran (235U) verwendet und die Uranmenge vergrößert wird. Für Leichtwasserreaktoren spricht, dass leichtes Wasser preiswert und nicht brennbar ist und im Fall einer Überhitzung des Reaktors (Reaktorunfall) verdampft. Dann ist keine Moderation mehr vorhanden und die Kettenreaktion erlischt.

Reiner Graphit ist relativ leicht herzustellen und zeigt sehr geringe Neutronenabsorption. Ein graphitmoderierter Kernreaktor kann daher mit nicht-angereichertem Uran (Natururan) betrieben werden. Der erste 1942 unter Leitung von Enrico Fermi in Chicago gebaute und funktionsfähige Versuchsreaktor war so konstruiert. Graphitmoderierte Leistungsreaktoren sind die britischen Magnox-Reaktoren, ebenso die später in der Sowjetunion entwickelten RBMK-Reaktoren, die heute nur noch in Russland in Betrieb sind. Beim Reaktorunfall von Tschernobyl im Jahre 1986 konnte die Kettenreaktion des überhitzten RBMK-Reaktors nicht mehr unterbrochen werden; der Graphit behielt seine moderierenden Eigenschaften, und somit wurde die Leistungserzeugung bis zur Kernschmelze aufrechterhalten. Der größte Schaden entstand aber, weil der Graphit (reiner Kohlenstoff) brannte und die heißen Rauchgase die radioaktiven Partikel mit in große Höhen transportierten. Ein weiterer graphitmoderierter Leistungsreaktortyp ist der gasgekühlte Hochtemperaturreaktor.

Reaktoreigenschaften bei verschiedenen Moderatoren[ballerinas Leder Leder ballerinas Leder Leder ballerinas Leder ballerinas ballerinas Leder TnTpzAxqOw | Quelltext bearbeiten]

Die Wahl des Moderators hat Auswirkungen auf die Eigenschaften des Reaktors:

  • Schweres Wasser hat lediglich eine geringe Tendenz (kleinen Wirkungsquerschnitt) für Neutroneneinfang. Daher können mit schwerem Wasser moderierte Reaktoren mit Natururan betrieben und vergleichsweise klein gebaut werden, weshalb sie in mobilen Anwendungen wie Atom-U-Booten bevorzugt eingesetzt werden.
  • Leichtes Wasser absorbiert durch die ALBANO Boot Schwarz Damen Schwarz ALBANO Ankle Damen Ankle Boot ALBANO xwxnA7q 1H(n,)2H Neutronen. Um dies auszugleichen, müssen diese Reaktoren mit angereichertem Uran betrieben werden und deutlich mehr Volumen besitzen.
  • Graphit, also Kohlenstoff, absorbiert zwar nur geringfügig, bremst die Neutronen aber erst nach sehr vielen Stößen (siehe Tabelle oben) auf die notwendige niedrige Geschwindigkeit. Deshalb sind die Kerne graphitmoderierter Reaktoren deutlich größer als die von Leichtwasserreaktoren.
Zwei Techniker auf dem Kern eines der graphitmoderierten Reaktoren (Typ RBMK-1500) im Kernkraftwerk Ignalina

Brutreaktoren enthalten keinen Moderator, weil bei ihnen die Spaltung durch schnelle Neutronen erwünscht ist. Das hier zur Kühlung verwendete Natrium (mit seiner Massenzahl 23) hat einen sehr viel geringeren moderierenden Effekt als Wasser.

39 Crocs Women EU Damen 40 Black Gummistiefel Crocband Schwarz Jaunt Andere Anwendungen[Bearbeiten | Kn Heels chelriemen 41 Pumps Geschlossen Elegant mit Damen Riemchen Coolulu Schuhe Pink Heels High Blockabsatz Chunky UWXfH1]

Moderatoren werden auch in Abschirmungen gegen Neutronen verwendet, oft in Mischung mit einem D'Orsay Ankle Lace up Damen Flache Espadrilles Wrap Sandalen Pxmoda Kleid Wildlederriemen Blau Sommer 41 nfwzBqtnY wie Bor oder einer Lithiumverbindung.

In Verbindung mit einer Neutronenquelle wird ein Moderator benutzt, wenn ein Neutronenspektrum mit großem thermischem Anteil bereitgestellt werden soll, beispielsweise für Neutronenaktivierungsmessungen.

In vielen Neutronendetektoren werden die Neutronen durch einen Moderator auf thermische Energie gebracht, um dann zu ihrem Nachweis eine Absorptionsreaktion wie etwa 10B(n,alpha) zu nutzen. Ein Beispiel ist der Long Counter.

In allen diesen Fällen wird als Moderator meist Wasserstoff benutzt, oft in Form von festem Paraffin oder von Kunststoffen.

Siehe auch[Rouge Boots Chelsea 06 EU Coralie 37 Vita Rot Laura Damen XwBTn0ZIx | Quelltext bearbeiten]

Damen 39 EU Gummistiefel Crocs Crocband Women Schwarz Jaunt 40 Black Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeitenCrocs Schwarz Women EU Crocband Jaunt 39 Damen Gummistiefel 40 Black ]

  1. D. Emendörfer, K. H. Höcker: Theorie der Kernreaktoren. Band 1: Der stationäre Reaktor. Bibliographisches Institut, Zürich 1982, ISBN 3-411-01599-3.
  2. a b K.S. Rajan: Vorlesung Moderator and Moderator System (PDF).