Der Geek-Atlas (German Edition)

östlichen Seite des Reaktors von Hand eingelassen ( Abbildung 120.1 ). Wenn das Brennmaterial verbraucht war, wurden die Zylinder mit langen Stangen auf der westlichen Seite in ein tiefes Wasserbecken
     gestoßen. Dort blieben sie liegen, bis die Strahlung abgenommen hatte und man sie weiterverarbeiten konnte.
    Da Uran-245 spaltbar ist, zerfällt es und gibt Neutronen ab, die andere Uran-235-Atome treffen und abspalten, was zu einer
     Kettenreaktion führt (siehe Der Brüterreaktor ). Beim X-10-Reaktor wurden die schnellen Neutronen dieser Reaktion durch die Graphitblöcke zu »thermischen Neutronen« heruntergebremst.
     Diese haben genau das richtig Energieniveau, um vom Uran-235 absorbiert zu werden und die Reaktion in Gang zu halten.
    Um die Geschwindigkeit der Reaktion kontrollieren zu können, besaß der Reaktor vertikal angebrachte Stäbe aus Bor und Stahl.
     Die Stäbe konnten in die Löcher eingelassen werden, um die Kettenreaktion zu verlangsamen (oder sogar zu stoppen). Eine andere
     Gruppe von Bor/Stahl-Stäben war so angebracht, dass die Stäbe horizontal durch den Reaktor verliefen, um die Reaktion zu steuern.
     Das Bor absorbierte die Neutronen und verhinderte (oder verlangsamte) die Kettenreaktion.
    Abbildung 120.1 Einbringen der Zylinder mit dem Brennmaterial
    Der X-10-Reaktor war der Prüfstand für viele Nukleartechniken und bewies die Funktionsfähigkeit von Atomreaktoren. Neben der
     Produktion von Plutonium für die ersten Atombomben nutzte man ihn später zur Herstellung von Radioisotopen zu medizinischen
     Zwecken.
    Besucher können sich bei einem geführten Rundgang durch das Laboratorium die Reaktor-Leitwarte und die östliche Seite (an
     der das Brennmaterial eingebracht wurde) ansehen. Führungen beginnen am American Museum of Science and Energy, das die Geschichte
     des Oak Ridge National Laboratory und des Manhattan-Projekts dokumentiert. Im Museum werden auch die Bedeutung der Atomkraft
     bei der Energieerzeugung und deren Zusammenhänge berücksichtigt.
    Praktische Informationen
    Das American Museum of Science and Energy ist öffentlich zugänglich. Die Website finden Sie unter http://www.amse.org/ . Führungen durch das Oak Ridge National Laboratory finden täglich statt und beginnen am Museum. Aufgrund der heiklen Arbeit
     des Laboratoriums sind diese Führungen aber ausschließlich amerikanischen Staatsbürgern vorbehalten, die im Voraus buchen
     und sich ausweisen müssen. Details finden Sie unter http://www.ornl.gov/ornlhome/visiting.shtml .
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    Urananreicherung
    Uran-235 ist spaltbar und für eine Kettenreaktion geeignet, kommt in der Natur aber nur selten vor. Natürliches Uran besteht
     aus 99,284% Uran-238, 0,711% Uran-235 und 0,005% Uran-234. Um genug Uran -235 für eine Kettenreaktion zu gewinnen, muss man
     es separieren. Typische Atomreaktoren verwenden eine Mischung aus Uran-238 und Uran-235 (Details finden Sie in Der Brüterreaktor ). Das Verfahren, mit dem der Anteil an Uran-235 in einem Stück natürlichen Urans erhöht wird, bezeichnet man als Anreicherung.
    Das grundlegende Verfahren funktioniert wie folgt (und Sie sollten es nicht zu Hause ausprobieren!).
    Uranerz (das auf der ganzen Welt abgebaut wird) enthält einen hohen Anteil Uranoxid (U 3 O 8 ). Das Uranoxid wird in Salpetersäure (HNO 3 ) aufgelöst. Dadurch entsteht Uranylnitrat (UO 2 (NO 3 ) 2 ) und Wasser. Das Uranylnitrat wird erhitzt, um UO 3 zu erzeugen Das UO 3 reagiert dann in einem Brennofen mit Wasserstoffgas. Bei der Reduktionsreaktion entsteht dann UO 2 und Wasser.
    Im Anschluss wird das UO 2 mit Flurwasserstoff (HF) gemischt. Dabei entsteht noch mehr Wasser sowie Urantetrafluorid (UF 4 ). Schließlich wird das UF 4 einer Reaktion mit Fluorgas (F 2 ) unterzogen und es entsteht Uranhexafluorid (UF 6 ), das bei über 56°C gasförmig wird.
    Das Uranhexafluorid ist die Substanz, die für den Anreicherungsprozess verwendet wird. Eine gängige Methode das Uranhexafluorid
     (das das Uran-235 enthält) vom Uran-238 zu trennen besteht darin, die unterschiedlichen Gewichte der beiden Isotope in einer
     Zentrifuge auszunutzen.
    Zu diesem Zweck wird das Uranhexafluoridgas in eine Zentrifuge ( Abbildung 120.2 ) eingeleitet. Die Zentrifuge dreht sich mit hoher Geschwindigkeit und das Uran-238 bewegt sich in Richtung des Zylinders.
     Das leichtere Uran-235 verbleibt in der Mitte der Zentrifuge und kann abgesaugt werden. Durch die Kaskadierung der Zentrifugen
     kann der Prozentsatz an Uran-235 auf ein