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Fast Reactor Experiments for hYbrid Applications

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Die Umwandlung nuklearen Abfalls durch Beschleuniger

Fortschritte im Bereich der Beschleunigertechnologie haben es möglich gemacht, einen Partikelstrahl zu erzeugen, mit dem verbrauchter nuklearer Brennstoff in eine wiederverwendbare Form umgewandelt werden kann. EU-finanzierte Physiker arbeiteten mit Ingenieuren bezüglich einer Online-Überwachung solcher beschleunigergetriebenen Systeme (accelerator-driven system, ADS) zusammen.

Energie
Grundlagenforschung

ADSs könnten zur Umwandlung niedriger Aktiniden und sonstiger langlebiger Spaltprodukte genutzt werden, und so eine Antwort auf das Problem mit der Handhabung nuklearen Abfalls geben. Das System besteht aus einem schnellen unterkritischen Reaktorkern, der zur Herstellung der zusätzlichen Neutronen, die erforderlich sind, um die von dem Reaktorkern gelieferte Energie aufrecht zu erhalten, an einen Beschleuniger gekoppelt wird. Die Online-Überwachung eines solchen leistungsstarken Systems während des Betriebs war der Fokus einer Reihe von Forschungsprojekten, die mit Unterstützung der EU durchgeführt worden waren. Im Zuge des Projekts FREYA (Fast reactor experiments for hybrid applications) wurden am belgischen Studienzentrum für Kernenergie (SCK•CEN) Experimente durchgeführt. Die Venus-Anlage wurde auf einen schnellen Reaktor angepasst, der auf angereichertem Uran und Blei basiert. Dieses Modell eines schnellen Reaktors wurde an einen Beschleuniger gekoppelt, der einen Deuteronstrahl abgab, den Genérateur de Neutrons Pulsé Intense (GENEPI)-3C. Der Strahl, der auf die mittlere Ebene des Venus-Reaktors traf, erzeugte 14-MeV-Neutronen. Die FREYA-Partner verwendeten zur Einschätzung der Reaktivität unterschiedlicher unterkritischer Konfigurationen der Reaktorkerne unter anderem die Sjöstrand-Methode und weitere Source-Jerk-Methoden. Die Untersuchungen berücksichtigten Konfigurationen mit einem effektiven Multiplikationsfaktor k im Bereich zwischen 0,95 und 0,99. Die Experimente lieferten substanzielle Daten für die ADS-Code-Validierung, die für die MYRRHA-Lizenzierung („Multi-purpose hybrid research reactor for high-tech applications“) erforderlich ist. Da der Entwurf über einen beschleunigergetriebenen unterkritischen Reaktor hinaus geht, soll MYRRHA als Vielzweck-Bestrahlungsanlage betrieben werden. Messungen in der Venus-Anlage legten zudem den Grundstein für die Entwicklung des ALFRED-Demonstrators (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator). Der Reaktor wird derzeit unter der Europäischen Industrieinitiative auf dem Gebiet der nachhaltigen Kernspaltung (European Sustainable Nuclear Industrial Initiative, ESNII) von einem aus industriellen und Forschungspartnern bestehenden Konsortium entwickelt.

Schlüsselbegriffe

Nuklearer Abfall, beschleunigergetriebenes System, FREYA, schneller Reaktor, MYRRHA

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