Wigner-Energie

Die Wigner-Energie ist die im Graphit-Moderator eines Kernreaktors gespeicherte Energie. Sie wurde von Eugene Paul Wigner entdeckt.

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Während des Betriebs des Reaktors wird der Graphit von schnellen Neutronen bestrahlt. Dadurch können Kohlenstoffatome aus der kristallinen Gitterstruktur auf Zwischengitterplätze verschoben werden. Der Graphit dehnt sich dadurch leicht aus und es entstehen Kristallfehler, die Energie speichern. Der Graphit wird teilweise metamikt. Diese potentielle Energie wird als Wigner-Energie bezeichnet.

Die gespeicherte Wigner-Energie kann sich spontan und schlagartig als Wärme freisetzen. Da ein unkontrollierter Temperaturanstieg durch spontane Rekombination ein Sicherheitsrisiko für einen Reaktor darstellt, darf die im Moderator gespeicherte Wigner-Energie nicht zu groß werden.

Da die Fehlstellen ab etwa 250 °C zu rekombinieren beginnen und dadurch die Wigner-Energie kontrolliert freisetzen, lässt sich der Moderator „ausheizen“. Dazu muss der Reaktor für einige Zeit auf entsprechend hoher Temperatur gehalten werden. Bei graphitmoderierten Hochtemperaturreaktoren (z. B. Kugelhaufenreaktor) erfolgt das „Ausheizen“ automatisch im laufenden Betrieb, da die Kerntemperatur ausreichend hoch ist.

Beim Versuch, die gespeicherte Wigner-Energie des luftgekühlten Graphitmoderators des Reaktors Pile No. 1 in Windscale (heute besser bekannt als Sellafield) zu reduzieren, kam es 1957 zum Windscale-Brand, einem der schwersten Atomunfälle vor der Katastrophe von Tschernobyl.

Siehe auch: Neutron, Kristallgitter, Liste von Unfällen in kerntechnischen Anlagen