Reaktorphysik 2 und neue Konzepte in der Kerntechnik
Reactor Physics 2 and new Concepts in Nuclear Technology

• Diffusionskonstante und Fick`sches Gesetz
• Diffusionsgleichung mit Rand- und Anschlußbedingungen
• Lösungen der Diffusionsgleichung, Diffusionskerne
• Albedo und Reflektorersparnis
• Absorber im Neutronenfeld
• Multiplizierende Medien
• Eigenwertgleichung des kritischen Reaktors
• Alterstheorie nach Fermi, Bremsdichte,Lethargie, Bremskerne
• Reaktorgifte und Abbrandverhalten
• Reaktivitätsrückkopplungen und Reaktivitätskoeffizienten
• Reaktortypen in Wissenschaft und Technik

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist die Studierenden in der Lage:

• die Diffusion von Neutronen an Hand des Fick`schen Gesetzes zu verstehen und zu erklären
• die Diffusionsgleichung in verschiedenen Geometrien und unterschiedlichen Randbedingungen zu lösen
• Absorber im Neutronenfeld zu berechnen
• Multiplizierende Medien zu benennen, zu verstehen und zu erklären
• die Eigenwertgleichung eines kritischen Reaktors in verschiedenen Geometrien und unterschiedlichen Randbedingungen zu lösen
• die Alterstheorie nach Fermi zu verstehen und zu erklären
• Reaktivitätskoeffizienten zu benennen, zu verstehen und zu erklären
• Reaktortypen in Wissenschaft und Technik zu benennen und zu erklären

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

Das Modul besteht aus einer Vorlesung und einer Übung.

Die Lernziele 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 Studenten (~6-14 Studenten) unter der Aufsicht von Doktoranden der Fakultät Probleme lösen. Sowohl die Vorlesungs- als auch die Übungsunterlagen werden auf Moodle den Studenten zugänglich gemacht. Zur Vertiefung der Materie wird den Studenten ermöglicht, im Rahmen einer Exkursion ein kommerzielles Kernkraftwerk zu besichtigen.

Präsentation, Tafelarbeit. Die Übungsblätter werden eine Woche vor der Übungsstunde verteilt.

• D. Emendörfer & K.H.Höcker: Theorie der Kernreaktoren, B.I. Wissenschaftsverlag, (1982)
• K.H. Beckurts & K.Wirtz: Neutron Physics, Springer, (1964)
• A. Ziegler: Lehrbuch der Reaktortechnik, Springer, (1964)
• S.Glasstone & M.C. Edlund: Kernreaktortheorie, Springer, (1961)

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:

• Erklären Sie die P1-Approximation im Rahmen der Transporttheorie.
• Diskutieren Sie die Verteilung des Neutronenflusses in der Umgebung eines plattenförmigen Brennelements in einem Moderator.
• Erläutern Sie die Funktionsweise eines schnellen Reaktors.
• Erläutern Sie den Einfluss von Reaktorgiften auf den Betrieb eines Reaktors.
• Diskutieren Sie die Leistungsänderungen, die in einem Reaktor auftreten, wenn er prompt überkritisch gefahren wird.

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.