Reaktorphysik

Die Reaktorphysik ist der Teil der Kernphysik, der sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise von Kernreaktoren, in denen Atomkerne gespalten werden, beschäftigt. Die Forschung am Fusionsreaktor ist im Bereich der Plasmaphysik angesiedelt.

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Ein Kernreaktor nutzt die Tatsache aus, dass bei der durch Neutronen ausgelösten Spaltung von Uran oder Plutonium Energie und weitere Neutronen frei werden. Dieses Entstehen von Neutronen ermöglicht das Anstoßen und Aufrechterhalten einer Kettenreaktion. Dadurch kann der Prozess der Kernspaltung in einem Kernreaktor kontinuierlich ablaufen und der Reaktor somit kontinuierlich Energie liefern.

Die Reaktorphysik muss einen geeigneten Aufbau entwickeln, der einen kontrollierten Ablauf dieser Kettenreaktion erlaubt. Neben der direkten Kontrolle der Reaktion etwa durch die Anordnung der Brennelemente oder den Einsatz von Moderatoren und neutronenabsorbierenden Materialien ist die Stabilität und Dauerhaftigkeit der Reaktorbaustoffe von besonderer Bedeutung. Durch die hohen Temperaturen und die entstehende Radioaktivität sind die im Reaktor verwendeten Bauteile besonderen Belastungen ausgesetzt; zudem sind sie schwer zugänglich oder austauschbar.

Da beim Betrieb eines Kernreaktors Neutronenstrahlung frei wird, die in allen Materialien radioaktive Isotope erzeugt und bei der Kernspaltung selbst große Mengen radioaktiver Isotope entstehen, besteht die Notwendigkeit, die beteiligten Anlagen und Materialien im Rahmen des Strahlenschutzes streng zu überwachen, um die Gefährdung von Menschen und der Umwelt zu vermeiden.

Weltweit ungelöst ist darüberhinaus das Problem der Endlagerung der hochradioaktiven Abfälle, insbesondere der abgebrannten Brennelemente. Während für die schwachradioaktiven Abfälle bereits eine Vielzahl von Endlagern existiert, befindet sich die Suche nach einem Endlager für hochradioaktive Abfälle immer noch in der Planungs- bzw. Konzeptfindungsphase.