Xenonvergiftung

Als Xenonvergiftung bezeichnet man eine zu hohe Xenon-Konzentration in einem Kernreaktor, welche bei einer Leistungdrosselung bzw. beim Abschalten des Reaktors auftritt. Bei der Kernspaltung entsteht ¹³⁵I. Dieses zerfällt mit einer Halbwertszeit von 6,6 Stunden durch Beta-Zerfall zu ebenfalls radioaktivem ¹³⁵Xe. Der Einfangquerschnitt für die bei der Kernspaltung erzeugten und für die Kettenreaktion benötigten Neutronen beträgt für ¹³⁵Xe 2,65 Millionen barn (gilt für themische Neutronen mit einer Energie von 0,025 eV). Dieser Wert ist 1 Million mal höher als typische Einfangquerschnitte benachbarter Isotope (Neutronengift). Durch die Absorption von Neutronen wird das ¹³⁵Xe zu ¹³⁶Xe abgebaut. Dadurch ergibt sich beim stationären Betrieb des Reaktors ein Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Abbau des Xenons. Aus diesem Grund spielt auch das bei der Spaltung unmittelbar entstehende ¹³⁵Xe für die Xenonvergiftung keine Rolle. Nach der Abschaltung des Reaktors hingegen werden einerseits (praktisch) keine Neutronen mehr frei, andererseits wird durch das im Reaktor befindliche ¹³⁵I noch längere Zeit ¹³⁵Xe mit der selben Rate nachgebildet wie vor der Leistungsdrosselung, so dass der Reaktor nicht mehr sicher hochgefahren werden kann, bis sich die Xenon-Konzentration wieder reduziert hat (nach ein oder zwei Tagen, die Halbwertszeit des ¹³⁵Xe beträgt 9,2 Stunden).

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¹³⁵Xe spielte eine wichtige Rolle bei der Katastrophe von Tschernobyl; bei der Vorbereitung eines Experiments wurde die Leistung des Reaktors viel zu weit heruntergefahren, wodurch es zu einer Xenonvergiftung kam. Um die Leistung wieder zu erhöhen, wurden die Regelstäbe herausgezogen, zu viele für einen sicheren Betrieb. Als nach dem Schließen der Dampfzufuhr der Turbine die Reaktorleistung kurzzeitig anstieg, wurde durch den Neutronenfluss das ¹³⁵Xe abgebaut, woraufhin die Reaktorleistung weiter in die Höhe schnellte.