Brennstaff

duum|hochkant|Brennstaff vun en Magnox-Reakter
En Brennstaff is en Röhr, dat mit Brennstoff för en Karnsplitten vull maakt is un in Karnreakters insett warrt. De Karnbrennstoff besteiht tomeist ut sinterte Tabletten (Pellets) ut Urandioxid oder en Mischen ut Urandioxid un Plutoniumdioxid.

 Afbrennen 
De Begreep „Brennen“ hett in’n Tosamenhang mit de Karnenergie en överdragen Bedüden, vunwegen dat keen vun de Stoffen, de hier insett warrt, en Verbrennen in cheemschen Sinn (Oxidatschoon) dörlopen deit. En Brennelement warrt as afbrennt betekent, wenn dör de Kedenreakschoon en so groten Andeel vun den Brennstoff in Splittprodukten ümsett worrn is, dat de Rest nich mehr för en ordige Energietügen bruukt warrn kann. De Brennstaff warrt denn gegen en ne’en utwesselt. 

Verbruukte oder afbrennte Brennstääv warrt toeerst in en Twüschenlager opbewahrt, üm later inst in en Endlager bröcht to warrn. Man, de Fraag woneem un woans dat Endlagern stattfinnen schall is bit hüüt noch nich lööst. En Deel vun de afbrennten Brennstääv warrt wedderopbereedt. Düütschland un de Swiez transporteert inwtüschen aver keen Brennstääv mehr to’n Opbereden.

 Afmeten un Anorden 
En enkelten Brennstaff hett to’n Bispeel in’n Druckwaterreakter vun’t Karnkraftwark Brochdörp en Dörmeter vun 11 mm bi en Hööchd vun 4,80 m. Disse Brennstääv warrt mit Afstandhollers to Brennelementen oder Brennstoffkassetten tosamendoon, de afhangig vun’n Reaktertyyp in verschedene Formen (rund, rechteckig, mehreckig oder as Platen) utföhrt warrt. Moderne Typen vun Brennelementen bargt ok körtere Brennstääv, üm de Leistungsverdeelen in’n Reakter to verbeternFuel design data in: Nuclear Engineering International, September 2004.

 Hüll 
Dat Hüllrohr, also de Hüll vun en Brennstaff, betsieht ut Metall, de den Brennstoff ümsluten deit. Na’n Tyyp vun dat Brennelement is de Hüll twüschen 0,6 un 0,8 mm dick. De Hüllrohren warrt in en Brennelementfabrik mit Brennstoffpellets vull maaktWolf-Georg Schärf: Europäisches Nuklearrecht, S. 56-IA1, Verlag Walter de Gruyter, 2008, ISBN 389949449-0. De Twüschenruum twüschen Brennstoff un Hüllrohr warrt mit Helium-Gas verpresst, üm en mööglichst hoge Warmsleddanlaag to hebbenJan Kopitz & Wolfgang Polifke: Wärmeübertragung: Grundlagen, analytische und numerische Methoden, Pearson Deutschland GmbH, 2009,  ISBN = 978382737349-6. De Hüll warrt denn gasdicht verschwaißt.

As Material för’t Hüllrohr warrt en Metall bruukt, dat en mööglichst lütten Wirkungsdweersnitt för den Neutroneninfang hett, vunwegen dat mööglichst wenig Neutronen för de Kedenreakschoon verloren gaht. Tomeist warrt Legeren bruukt, de riek an Zirkon sünd as to’n Bispeel Zirkalloy. Dat Material hett en Fastigkeit as Stahl, warrt aver bannig sprock, wenn dat to hitt worrn is.

De Brennstaffhüll schall den Karnbrennstoff vun’t Köhlwater in’n Reakter scheden un so hinnern, dat de Splittprodukten, de bi de Kedenreakschoon tostannen kamt, in’t Water kamt. Se höört dormit to de verschachtelten technischen Hinnern, de dorto deent, de radioaktiven Stoffen mööglichst seker torüchtohollen. Solang dat Hüllrohr mit sien Schwaißnähd dicht hollen doot, blievt all Splittprodukten in den Brennstaff torüch. Man, ok in’n Regelbedriev warrt de Brennstääv dör Korrosion oder Strahlenschaden undicht, wat bi en lütten Deel vun Hüllrohren to Reten föhrt, dör de gasförmige Splittprodukten uttreden künnt. Dat sünd tomeist Radionukliden mit middlere Halfweertstieten, vör allen Isotopen vun Jod, Xenon un Krypton.

Korrosion vun de Zirkalloyböverflachen is in en Karnreakter nich to hinnern. Wo stark dat is, hangt sünners vun dat Material sülvst af, as ok vun de Temperatur vun’t Hüllrohr un vun de cheemschen Tosamensetten vun’t Köhlwater. De Oxidschicht warrt mit de Tiet dicker, aver ok de Strahlen in’n Reakter sülvst hebbt en Utwirken op de Struktur vun dat Hüllrohrmaterial. Ünner annern dör de Korrosion is de Insatzduer vun de Brennelementen in en Reakter op ruchweg dree bit fief Johren begrenzt.

 Karnsmölt-Unfäll 
Warrt Brennstääv in’n Bedriev nich good noog köhlt, kann dat Material smölten. Dorbi warrt de Brennstaff un ok annere Warkstoffen in’n Reakter opsmölt un man snackt un en Karnsmölt. Disse Gefohr besteiht vunwegen de Naverfallwarms, de sik ok instellt, wenn de Reakter afschallt is. Wenn Brennstääv ut den Reakterkarn rutnahmen worrn sünd, mööt se dorüm noch johrelang in en Afklingbecken lagern un duersom köhlt warrn, üm en Överhitten to hinnern. 

 Sekerheitskriterien 
Üm en Verlööf för den Bedriev to kriegen, sünd in de westlichen Welt Bedingen vun de  NRC fastleggt worrnNRC:  10 CFR 50.46 Acceptance criteria for emergency core cooling systems for light-water nuclear power reactors, de wiel den Bedriev intohollen sünd:
 De Temperatur dröff nich över 1200 °C stiegen
 De Oxidatschoonsschicht vun’t Hüllrohr dröff an keen Steed 0,17-mol so dick wesen, as bi en nich-oxideerte Hüllwand.
 Dat Freesetten vun Waterstoff dröff hööchstens de 0,01-facke Mengde utmaken as bi en vullstännige Hüllrohroxidatschoon
 De Geometrie vun der Hüllrohrn dröff nich op en Oort ännert warrn, dat dat Köhlen nich mehr sekerstellt is.
 De Naverfallwarms mutt op Lange Tiet afföhrt warrn künnen.

 Borns 

Kategorie:Karnbrennstoff
Kategorie:Reaktertechnik