Was sind Steuerstangen?

Kontrollstäbe sind Werkzeuge, mit denen die Kettenreaktion gesteuert werden kann, die in einem Kernreaktor abläuft. Unkontrolliert kann die Kettenreaktion schnell außer Kontrolle geraten und den Reaktor explodieren lassen. Steuerstäbe reduzieren die Reaktionsgeschwindigkeit und sorgen so für eine sichere und nachhaltige Reaktion. Diese Stangen sind später auch Teil der Sicherheitssysteme, die zur Verhinderung von Reaktorkatastrophen eingesetzt werden.

Wie der Name schon sagt, ist ein Steuerstab ein Stab aus Metall oder einer Metalllegierung. Es wird normalerweise mit anderen Stäben in ein Gehäuse eingebaut, die so konstruiert sind, dass sie zusammen aus dem Reaktor angehoben und abgesenkt werden können. Die Zusammensetzung von Metall oder Metallen in einem Regelstab variiert je nach Reaktortyp. In allen Fällen haben die Metalle die Eigenschaft, Neutronen ohne Spaltung absorbieren zu können.

Spaltung ist natürlich die Reaktion, die Kernreaktoren antreibt. In der Spaltung absorbiert ein Kern ein Neutron und spaltet sich dann auf, wobei Wärme, Energie und andere Neutronen freigesetzt werden. In einer kontrollierten Kernreaktion wollen die Reaktormitarbeiter die Produktion von Neutronen gleich dem Verbrauch von Neutronen halten, wobei jede Spaltreaktion ein einzelnes Neutron erzeugt, um das verlorene zu ersetzen. Tatsächlich werden Neutronen mit der zwei- bis dreifachen Verbrauchsrate produziert, was schnell zu einer außer Kontrolle geratenen Reaktion führen kann.

Hier kommen die Kontrollstäbe ins Spiel. Die Kontrollstäbe werden in den Reaktor abgesenkt, um einen Teil der Neutronen zu absorbieren, die während der Spaltreaktionen erzeugt werden, um das Verhältnis unter Kontrolle zu halten. Wenn die Temperatur ansteigt, werden die Stäbe abgesenkt und wenn die Temperatur abfällt, werden die Stäbe angehoben, um das Auftreten weiterer Spaltreaktionen zu ermöglichen. In einem Notfall, in dem der Reaktor außer Kontrolle zu geraten scheint, werden die Stäbe vollständig in den Reaktor abgesenkt, um ihn vollständig abzuschalten.

Kernreaktor-Steuerstäbe, auch Absorptionsstäbe genannt, sind so konstruiert, dass sie auch in Krisensituationen funktionieren, in denen kein Mensch verfügbar ist. Bei vielen Reaktoren sind die Stäbe in einem System über dem Reaktor angeordnet, das die Stäbe fallen lässt, wenn die Reaktortemperatur zu hoch wird. In anderen Fällen können ausfallsichere Systeme sowohl innerhalb des Reaktorraums als auch extern über entfernte Systeme aktiviert werden. Die Mitarbeiter beobachten auch ständig, was im Reaktor vor sich geht, und überwachen den Brennstoff und die zu ersetzenden Steuerstäbe.