Reaktorphysik 1 und Anwendungen der Kerntechnik (Grundlagen der Reaktorphysik)
Reactor Physics 1 and Applications of Nuclear Technology

• Kernaufbau und Kernspaltung
• Wirkungsquerschnitte
• Neutronenfluß, Reaktionsrate, freie Weglänge, Lebensdauer
• Resonanzstreuung und Breit-Wigner Formel
• Neutronenmultiplikation
• Thermischer Neutronenzyklus
• Fermi´s 4-Faktoren Formel
• Kinetik einer Kettenreaktion
• Neutronenmoderation
• Thermisches, epithermisches und schnelles Neutronenspektrum
• Reaktorregelung und Zeitverhalten eines Reaktors
• Punktkinetische Gleichungen
• Die Forschungsneutronenquelle FRM II
• Anwendungen der Kerntechnik

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

1. Kernaufbau und Kernspaltung zu erklären
2. die Energiefreisetzung bei der Spaltung zu verstehen und zu erklären
3. starke und schwache Spaltstoffe zu benennen
4. verschiedene Wirkungsquerschnitte zu benennen und zu erklären
5. die Neutronenmultiplikation an Hand des thermischen Neutronenzyklus zu verstehen und zu erklären
6. die Neutronenmoderation im thermischen Reaktor zu verstehen und zu erklären
7. die Reaktorregelung zu verstehen und zu erklären
8. die Leistungsmerkmale der Forschungsneutronenquelle FRM II zu benennen und zu bewerten.

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Das Modul besteht aus einer Vorlesung (2SWS) und begleitenden Übungen (2SWS). Die Lernergebnisse des Moduls werden durch eine frontale Vorlesung mit Tafelanschrieb und mündlicher Kommunikation sowie Powerpoint Präsentationen erreicht. Dabei werden insbesondere mit Querverweisen zwischen verschiedenen Themen die universellen Konzepte der Physik aufgezeigt. Die Vorlesung wird durch wöchentliche Übungen ergänzt, in denen die Studierenden (~6-14 Studierende) unter der Aufsicht von Doktoranden/Dokorandinnen der Fakultät Probleme lösen. Sowohl die Vorlesungs- als auch die Übungsunterlagen werden auf Moodle den Studenten zugänglich gemacht. Zur Vertiefung der Materie wird den Studierenden ermöglicht, im Rahmen einer Exkursion ein kommerzielles Kernkraftwerk zu besichtigen.

Präsentation, Tafelarbeit

• D. Emendörfer, K. H. Höcker :Theorie der Kernreaktoren (B I Wissenschaftsverlag 1982)
• K. H. Beckurts, K. Wirtz: Neutron Physics (Springer Verlag 1964)
• A. Ziegler : Lehrbuch der Reaktortechnik (Springer Verlag 1964)
• S. Glasstone and M. C. Edlund:Kernreaktortheorie (Springer Verlag 1961)
• W. M. Stacey, Nuclear Reactor Physics, Wiley-VCH (2004)

Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Erläutern Sie den Kernaufbau und die Stabilität von Kernen.
• Erklären Sie den Unterschied zwischen starken und schwachen Spaltstoffen.
• Erläutern Sie den Prozess der Neutronenmoderation.
• Diskutieren Sie das Spektrum der Neutronen in einem Moderator.
• Erklären Sie, wie die Leistung eines Reaktors geregelt werden kann.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.