Nullleistungsreaktor

Ein Nullleistungsreaktor (auch kritische Anordnung genannt; englisch auch: zero power reactors, ZPR) 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.<ref>Nullleistungsreaktor. Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat, abgerufen am 20. Juni 2011. </ref> 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.<ref name="marth">W. Marth: Der Schnelle Brueter SNR 300 im Auf und Ab seiner Geschichte. Karlsruhe, 1992, doi:10.5445/ir/270032042 (kit.edu [abgerufen am 5. Juni 2023]). </ref>

Stand der Technik

Die meisten der Forschungsanlagen, welche für Schulung und Forschung geeignet sind, befinden sich seit den 1980er Jahren im Rückbau ohne Ersatz. Diesen Umstand bemängelt die Nuclear Energy Agency mittlerweile (Stand 2023) und untersucht mögliche Auswege für die Zukunft.<ref>The demise of zero power reactors: From concern to action. In: NEA. OECD, 2023, abgerufen am 5. Juni 2023 (). </ref>

Reaktoren (Beispiele)

Belgien

• VENUS (Vulcain Experimental Nuclear Study) am Studienzentrum für Kernenergie in Mol

Deutschland

• Ausbildungskernreaktor Dresden AKR-2 an der Technischen Universität Dresden (2 Watt)<ref>Über die Zukunft der Reaktorforschung nach dem Atomausstieg. TU Dresden, 17. März 2022, abgerufen am 17. April 2023. </ref>
• Forschungsreaktor Karlstein (1960er und 70er Jahre, stillgelegt)
• Siemens-Unterrichtsreaktoren vom Typ SUR-100 (0,1 Watt) an verschiedenen Standorten, siehe die Artikelseite

DDR

• Rossendorfer Anordnung für kritische Experimente (RAKE)

Japan

• UTR - KINKl<ref>施設案内 | 原子力研究所. Kinki-Universität, abgerufen am 19. April 2023 (). </ref><ref>Final Japanese research reactor to convert to LEU : Regulation & Safety - World Nuclear News. 29. September 2022, abgerufen am 19. April 2023 (). </ref> der Kinki-Universität

Schweiz

• Reaktor CROCUS der EPFL
• AGN-211-P in Basel (stillgelegt)<ref>Der stillgelegte Basler Forschungsreaktor untersteht nicht mehr der Aufsicht des ENSI. Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI), 16. Dezember 2021, abgerufen am 5. Juni 2023 (). </ref>
• Proteus am PSI (stillgelegt)<ref>Stilllegung des Forschungsreaktors Proteus | Unsere Forschung | Paul Scherrer Institut (PSI). 22. Februar 2016, abgerufen am 5. Juni 2023. </ref>

USA

• TRIGA Reaktoren von General Atomics
• Verschiedene Reaktoren der ehemaligen Firma American Machine and Foundry (Bereich "AMF Atomics"), verbaut z. B. am Kernforschungszentrum Sorek, Israel<ref>Nuclear reactor planned for college campus. 18. Dezember 2020, abgerufen am 17. April 2023 (). </ref><ref>AD Classics: Soreq Nuclear Research Center / Philip Johnson. 8. Juli 2013, abgerufen am 17. April 2023 (). </ref><ref>William Burr, Avner Cohen: The US Discovery of Israel's Secret Nuclear Project. In: Wilson Center. Abgerufen am 17. April 2023 (). </ref>

Weltweit

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

Siehe auch

• Liste kerntechnischer Anlagen#Forschungsreaktoren
• Small Modular Reactor

Einzelnachweise

<references />