Was ist der schnelle Brutreaktor?
Ein schneller Brutreaktor ist ein Kernreaktortyp, der mithilfe der Kernspaltung 239 Plutoniumatome als Nebenprodukt der Spaltung von 235 Uranatomen erzeugt. Dieser Prozess erzeugt mehr Brennstoff in Form von Plutonium 239 als er verbraucht. Diese Fähigkeit, zusätzlichen Brennstoff zu erzeugen oder zu "züchten", erklärt den Namen, der diesen Reaktortypen gegeben wurde. Ein schneller Brutreaktor kann bis zu 30% mehr Brennstoff erzeugen, als er verbraucht.
Kernreaktoren erzeugen Energie, indem sie die Atome spaltbarer Brennstoffe, üblicherweise Uran 235, spalten. Dabei entstehen auch freie Neutronen, Teilchen aus dem Atomkern, die dann auf andere Uranatome treffen, diese spalten und die Spaltungsreaktion fördern. In Standard-Kernreaktoren werden die meisten dieser Neutronen durch ein fortschrittliches Kühlsystem, das normalerweise Wasser als Medium verwendet, auf einem niedrigen Energieniveau gehalten. Dies geschieht, um die Neutronen auf einem Energieniveau zu halten, das zur Aufrechterhaltung der Spaltreaktion geeignet ist.
In einem schnellen Brutreaktor ist das Kühlsystem bewusst weniger effizient und normalerweise mit flüssigem Natrium gefüllt. Dies hält die Neutronen, die durch die Spaltreaktion erzeugt werden, auf einem höheren Energieniveau. Diese "schnellen" Neutronen bilden den anderen Teil der gebräuchlichen Bezeichnung eines schnellen Brutreaktors. Hochenergetische Neutronen sind für die Spaltung anderer Uran-235-Atome weniger geeignet, erfüllen jedoch einen anderen Zweck.
Anstatt Uran-235-Atome zu spalten, werden die "schnellen" Neutronen von Uran-238-Atomen absorbiert, die den größten Teil der Masse des Kernreaktorbrennstoffs in einem schnellen Brutreaktor ausmachen. Uran 238 ist nicht zur Spaltung geeignet, aber nach Absorption eines anderen Neutrons wird Uran 238 zu Plutonium 239 umgewandelt. Plutonium 239 eignet sich sehr gut als Kernbrennstoff und kann zur Herstellung von Atomwaffen verwendet werden. Einige Plutonium-239-Atome zerfallen in ein anderes Isotop des Urans, Uran 239, das auch als Brennstoff in Kernreaktoren verwendet wird.
Plutonium wird häufig für Atomwaffen verwendet. Aus diesem Grund wurden viele schnelle Brutreaktoren, die einst in Betrieb waren, stillgelegt. Andere Probleme mit diesen Reaktortypen haben dazu beigetragen, dass sie in Ländern mit Kernkraftprogrammen weniger beliebt sind. Das Plutonium 239 muss aus den anderen Bestandteilen des Kernbrennstoffs gewonnen werden, und dies ist ein komplexer und teurer Prozess. Es kann auch extrem gefährlich sein und giftigen radioaktiven Abfall als Nebenprodukt erzeugen.