Nullleistungsreaktor

Ein Nullleistungsreaktor (auch kritische Anordnung genannt) ist ein Versuchs-Kernreaktor, in dem eine kontrollierte nukleare Kettenreaktion auf vernachlässigbar kleinem Leistungsniveau stattfindet (bis zu 1 Kilowatt; Leistungsreaktoren liefern dagegen im Normalbetrieb viele Megawatt). Dadurch ist die Temperaturerhöhung während des Betriebs sehr gering und Kühlmittel sind nicht erforderlich. Es wird im Vergleich zu Leistungsreaktoren praktisch kein Kernbrennstoff verbraucht und kaum radioaktiver Abfall erzeugt.

Nullleistungsreaktoren werden zu Lehr- und Ausbildungszwecken, als Unterrichtsreaktoren und als Forschungsreaktoren zur Entwicklung von Reaktorkonzepten und -technologien eingesetzt. Auch zur Erzeugung von Neutronenstrahlung spielen Nullleistungsreaktoren eine Rolle. Die frei werdenden Neutronen werden entweder direkt genutzt oder zur Transmutation von Ausgangsmaterialien zu medizinischen Radionukliden durch Neutroneneinfang.

Verwendung zur Reaktorentwicklung

Beim Nullleistungsreaktor wird ausgenutzt, dass im kritischen Zustand eines Reaktors die räumliche Verteilungsform des Neutronenflusses – und damit der entstehenden Wärmeleistung – unabhängig von der absoluten Reaktionsrate der Kernspaltung ist. Da das Kühlmittel, ein umschließender Druckbehälter usw. wegfallen, kann in flexibler Weise aus kleinen, immer wieder verwendbaren Bauteilen ein Reaktorkern aufgebaut werden, der neutronenphysikalisch beispielsweise einem geplanten Leistungsreaktorkern gleicht; die neutronenphysikalischen Eigenschaften des fehlenden Kühlmittels lassen sich etwa durch Kunststoffteile simulieren. Der Nullleistungs-Reaktorkern kann relativ bequem mit Detektoren und Sensoren bestückt werden. So lassen sich neben der Flussverteilung auch Steuerstab-Reaktivitätswerte, Neutronenenergiespektren, Kühlmittelverlustreaktivitäten, Konversionsraten und andere neutronenphysikalische Größen messen.

Beispiele

Deutschland:

• Siemens-Unterrichtsreaktoren vom Typ SUR-100 (0,1 Watt) an verschiedenen Standorten, siehe die Artikelseite
• der Ausbildungskernreaktor Dresden AKR-2 an der Technischen Universität Dresden (2 Watt)

Ehemalige DDR:

• Rossendorfer Anordnung für kritische Experimente (RAKE)

Schweiz:

• Reaktor CROCUS der EPFL

USA:

• TRIGA Reaktoren von General Atomics

Weltweit:

• Liste an Reaktoren der IAEA: Research Reactor Database (RRDB)

Siehe auch

• Liste kerntechnischer Anlagen#Forschungsreaktoren
• Small Modular Reactor