Diskussion:Abbrand (Kerntechnik)

Diese Diskussionsseite dient dazu, Verbesserungen am Artikel „Abbrand (Kerntechnik)“ zu besprechen. Persönliche Betrachtungen zum Thema gehören nicht hierher. Für allgemeine Wissensfragen gibt es die Auskunft.

Füge neue Diskussionsthemen unten an:

Klicke auf Abschnitt hinzufügen, um ein neues Diskussionsthema zu beginnen.

• Diskussionsregeln
• Hilfe zu Diskussionsseiten
• Sei sachlich und freundlich!
• Greife niemanden persönlich an!
• Geh von guten Absichten aus.

Automatische Archivierung

Auf dieser Seite werden Abschnitte automatisch archiviert, deren jüngster Beitrag mehr als 360 Tage zurückliegt und die mindestens einen signierten Beitrag enthalten.

Archiv

Archiv

Wie wird ein Archiv angelegt?

Prototp für neuen Artikel - bitte ab hier editieren

Physikalische Größe
Name	Abbrand (engl. Burn-up )
Formelzeichen	$B$
Abgeleitet von	Energie je Kilogramm
Größen- und Einheitensystem Einheit Dimension SI J·kg−1 J·M−1
Anmerkungen
$B$ ist keine SI-konforme Grösse

Mit Abbrand, auch Spezifischer Abbrand, wird die während des Leistungsbetriebs produzierte Wärmeenergie pro Kilogramm Brennstoffs bezeichnet. Er wird als (lokales) Maß für die Energieausbeute des Brenstoffs verwendet, aber auch in Bezug für dessen Begleiterscheinungen wie etwa die Veränderungen in der Nuklidzusammensetung des Brennstoffs oder Alterung und Verschleiss der Brennelemente.

Genaue Definition

Die Größe Abbrand $B$ definiert man als Quotienten der gesamten Wärmeenergie $E$, die von Kernbrennstoff bis zu einem bestimmten Zeitpunkt freigesetzt wurde, geteilt durch dessen Masse $m$:

$B={\frac {E}{m}}$.

Hierbei wird für $m$ die Masse des Brennstoffs vor Beginn der Energieproduktion verwendet, also meist die des frischen Brennstoffs. Sie wird in Einheiten von MWD/kgHM, "Megawatt-Days per Kilogramm Heavy Metal", etwa "Megawatt-Tage pro Kilogramm Schwermetall", oder Varianten davon angegeben. HM für Heavy Metal (dt. Schwemetall) oder U für Uran wird häufig als verdeutlichender Zusatz an die Einheit MWD/kg angehängt und spezifiziert den reinen Brennstoff (ohne Hüllrohre etc.) als Bezugsgrösse. Eine klare Abgrenzung vom üblichen Begriff Schwermetall ist hier implizit gegeben.

Allgemeines

Der Abbrand in Leichtwasserreaktoren wurde in der Vergangenheit von anfänglich etwa 20 MWD/kgHM kontinuierlich auf heute über 60 MWD/kgHM gesteigert. Ein hoher Abbrand ist erstrebenswert, da dadurch

• die Menge an hochaktivem Abfall reduziert wird,
• der Aufwand für Brennstoffwechsel reduziert wird, und
• das Proliferationsrisiko gesekt wird (Plutonium wird mit höherem Abbrand immer uninteressanter für militärische Nutzung).

Allerdings steigen mit dem Abbrand auch die Anforderungen an die Brennstabhüllen, da sie im Betrieb Alterungsprozessen unterliegen. Ebenfalls wird eine höhere Anreicherung des frischen Brennstoffs benötigt, was wiederum andere Konsequenzen nach sich zieht. Etwa muss der dadurch entstehende Reaktivitätsüberschuss zu Beginn des Brennstoffzyklus mit verstärkten Einsatz von Neutronenabsorber ausgeglichen werden, die ihrerseits die Neutronenbilanz eher verschlechtern.

Massendichten von Schwermetall-Nukliden in Abhängigkeit vom Abbrand für einen Druckwasserreaktor

Die Entwicklung des Brennstoffs mit zunehmendem Abbrand wird in der Abbildung anhand einer Simulation der Häufigkeit einiger relevanter Isotope im Brennstoff dargestellt. Zugrunde liegen ein Druckwasserreaktor mit 4% angereichetem UO2- Brenstoff (nicht MOX). Der ursprüngliche Brennstoff, ²³⁵U, wird verbraucht ("verbrannt"). Transurane wie Plutonium werden während dem Leistungsbetrieb erzeugt und tragen im späteren Verlauf teilweise selbst zur Kettenreaktion bei. Neben den dargestellten Nukliden reichern sich auch die Spaltprodukte im Brennstoff an. Zusammen haben diese Effekte einen Einfluss auf die Reaktivität, die mit höherem Abbrand sinkt.

Der Begriff 'abgebrannter Brennstoff' ist nicht mit 'Abbrand' zu verwechseln.

Andere Definition

Daneben sind FIMA (engl.: fissions per initial metal atom) und FIFA (engl.: fission per initial fissile atom), meist angegeben in Prozent, gebräuchlich: Würden in einem Brennstoff aus 3,3 % ²³⁵U und 96,7 % ²³⁸U soviele Spaltungen stattfinden, wie ²³⁵U-Atome anfänglich vorhanden waren, wäre der Abbrand 3,3 % FIMA oder 100 % FIFA. Eine Angabe in FIFA eignet sich besonders, um Brennstoffabbrände unterschiedlichen anfänglichen Anreicherungsgrades zu vergleichen.

Typische Zahlen

Heute werden in Leichtwasserreaktoren durchschnittliche Abbrände von etwa 40–55 GWd/tHM, erreicht, aus Schweizer Anlagen sind Spitzenabbrände einzelner Elemente bis 105 GWd/tHM belegt. Die Brennelementehersteller streben für Druckwasserreaktoren mittels modifizierter, hochabbrandfähiger Brennelemente eine Erhöhung des durchschnittlichen Abbrandes bis 75GWd/tHM an. In Magnox-Reaktoren und in den kanadischen Candu-Reaktoren sind die Entladeabbrände wegen der geringeren Anfangsanreicherung naturgemäß niedriger, in der Einheit FIFA speziell bei Candu-Reaktoren jedoch höher als bei konventionellen Reaktoren ^Quelle?.

Wesentlich höhere Abbrände sind in Hochtemperaturreaktoren und in Brutreaktoren erreichbar. Die Forschung verspricht sich von neuen Reaktorkonzepten sogar einen Entladungsabbrand bis zu 500 GWd/tHM, z.B. von dem im Jahr 2007 von General Atomics entwickelten Gas Turbine - Modular Helium Reactor (GT-MHR).

Neuerliche Änderungen im bestehenden Artikel

Es scheint als laufen änderungen parallel am alten und am neuen Artikel. Lasst uns das vermeiden.

Ich bin sehr dafür den alten Artikel nicht weiter zu verwenden sondern den neuen einzusetzen und zu erweitern. Der alte ist ein inhomogener Flickenteppich. und viel inhalt, der nichts zur Sache tut ( Abschnitte Abgrenzung und der erste teil von "Abbrand und Neutronenspektrum") --Soiamaat (Diskussion) 13:20, 26. Jul. 2016 (CEST)

falls sich in den nächsten 2 Wochen (d.h. bis 18.8.) hier nichts tut, werde ich den alten Artikel durch den neuen Vorschlag ersetzen. Gruss, --Soiamaat (Diskussion) 10:36, 4. Aug. 2016 (CEST)

Hallo Soiamaat, gut, dass Du Dir Gedanken gemacht hast. Durch eine andere Baustelle konnte ich Dir nicht früher antworten. Ich werde in den nächsten Tagen die von Dir angesprochenen Dinge Punkt für Punkt beantworten. Gruß --Roderich Kahn (Diskussion) 20:43, 7. Aug. 2016 (CEST)

Nachtrag 18.8. Bitte warte noch eine Woche. Ich hoffe, mich umgehend diesem Artikel wieder widmen zu können. Gruß--Roderich Kahn (Diskussion) 10:33, 18. Aug. 2016 (CEST)

also gut ;) --Soiamaat (Diskussion) 15:26, 19. Aug. 2016 (CEST)

dann sagen wir mal bis Sonntag, 28.8. --Soiamaat (Diskussion) 21:02, 22. Aug. 2016 (CEST)

habe das nun umgesetzt. Der Artikel is mMn nun wesentlich besser als zuvor. --Soiamaat (Diskussion) 13:55, 2. Sep. 2016 (CEST)

Diskussion ist kein Sandkasten. Welche Teile wurden hier bereits übernommen, dann sollte man das aus der Diskussion abbauen. MfG --17387349L8764 (Diskussion) 20:47, 5. Aug. 2023 (CEST)

Allgemeines

FALSCHER (inverser) Name

Unter Abbrand würde ich den WirkstoffVerbrauch je produzierter EnergieMenge verstehen. Hiner ist das umgekehrt.

Kann mal jemand erörtern, wieso wie wir hier die deutsche Sprache vergewaltigen. Im englischen wird burnup in wikipedia genutzt, das ist ähnlich schlecht.

Wieviele Liter >Ö>l (oder Tonnen Braunkohle) benötige ich für ## MWd , sowas ist unter Abbrand zu verstehen.

(warum muss man die Energie nun in 24h statt wie üblich kWh , da könnte man doch auch direkt auf Jahre gehen. Oh Verwirrbelung der Masseinheiten. Viel einfacher wäre für so einen Fahktor eine logarithmierung (dB,[Bel (Einheit)]

Es wird aber auch im englischen fuel utilization erwähnt, das wäre richtig. Oder deutsch z.B. spezifische Energienutzung oder Energiegewinnung (je Brennstoffmenge).

Da sollte mal drüber nachgedacht werden. Danke !

Wer hat denn den Editor so schrecklich verbogen ? Die Mitarbeit in wikipedia macht ja so Spahhhhss ! --AK45500 (Diskussion) 19:54, 11. Okt. 2022 (CEST)

Der Begriff hat eine wohldefinierte Bedeutung in der Kerntechnik und dabei sollte es bleiben. Ich schaue mir den Artikel die nächste Zeit mal an. MfG --17387349L8764 (Diskussion) 20:46, 5. Aug. 2023 (CEST)