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Hochtemperaturreaktor (HTR)
Der HTR ist, wie der Name schon sagt, ein Reaktor, der sehr hohe Kühlmitteltemperaturen
(750°C und mehr) erzeugen kann. Daher wird die HTR nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch zur Wärmeerzeugung eingesetzt. Der Reaktorkern(1) enthält die kugelförmigen Brennelemente . Sie bestehen aus dem spaltbaren Material (in der Kerntechnik ist spaltbares Material ein Material, das in der Lage ist, eine Kernspaltungskettenreaktion aufrechtzuerhalten) Uran-235, dem Rohmaterial Thorium-232 und einer Graphithülle, Uran-235 (Uran-235 ist ein Isotop von Uran, das etwa 0,72% des natürlichen Urans ausmacht) kann durch langsame Neutronen gespalten werden, Thorium-232 nicht. Aus diesem Grund wird diese zunächst umgesetzt. So passiert es:
Thorium-232 wird Thorium (Thorium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Th und der Ordnungszahl 90) -233 nach dem Beschuss von langsamen Neutronen, dann findet ein ß-Zerfall statt, also ein Elektron wird abgespalten. Nach einem weiteren ß-Zerfall ist Uran-233 (Uran-233 ist ein spaltbares Isotop von Uran, das aus Thorium-232 als Teil des Thoriumbrennstoffzyklus gezüchtet wird) nun durch langsame Neutronen spaltbar (Das Neutron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, ohne elektrische Nettoladung und mit einer Masse, die etwas größer als die eines Protons ist). Der Graphit (Graphit, archaisch Plumbago genannt, i
st eine kristalline Form von Kohlenstoff, ein Halbmetall, ein natives Element Mineral und eines der Allotrope des Kohlenstoffs) Hülle der Brennelemente und auch der Neutronenreflektor (Ein Neutronenreflektor ist jedes Material, das Neutronen reflektiert) (2) dienen als Moderator.Da Spaltmaterial und Moderator miteinander verbunden sind, spricht man auch von einem homogenen Reaktor: Die bei der Kernspaltung freigesetzte Energie wird vom Kühlmittel Helium in Form von Wärme aufgenommen. Helium (Helium ist ein chemisches Element mit dem Symbol He und der Ordnungszahl 2) ist dafür besonders geeignet, da es ein Edelgas ist (Die Edelgase bilden eine Gruppe von chemischen Elementen mit ähnlichen Eigenschaften; unter Standardbedingungen sind sie alle geruchlose, farblose, monatomare Gase mit sehr geringer chemischer Reaktivität) und sind daher sehr inert und die Neutronenstrahlung (Neutronenstrahlung ist eine Art ionisierende Strahlung, die aus freien Neutronen besteht) bleibt neutral. Um die bei der Kernspaltung entstehende Radioaktivität abzuschirmen (In der Kernphysik und Kernchemie ist die Kernspaltung entweder eine Kernreaktion oder ein radioaktiver Zerfallsprozess, bei dem der Kern eines Atoms in kleinere Teile zerfällt), gibt es einen Schild aus Eisen(3) einerseits und den Spannbetonbehälter(6) andererseits.Die Steuerstäbe(7) absorbieren die Neutronen und machen die Reaktion steuerbar. Das Praktische und Wirtschaftliche an den kugelförmigen Brennelementen ist, dass man den Reaktor nicht abschalten muss, um sie zu ersetzen. Nicht mehr verwendbare Brennelemente werden einfach über die Kugelauslassleitung(8) entnommen und neue Brennelemente über die Kugelzufuhrleitung(9) zugeführt, der Wirkungsgrad eines HTR liegt bei ca. 40%.