💥 Kernspaltungs-Kettenreaktion

Es handelt sich um einen sich selbst erhaltenden Prozess, bei dem ein Neutron einen schweren Kern wie Uran-235 spaltet und dabei Energie sowie zwei oder mehr neue Neutronen freisetzt. Diese Neutronen können weitere Kerne spalten, sodass aus einer Spaltung viele werden können. Die Simulation zeigt diese Verzweigung als Kaskade sich bewegender Neutronenpunkte und aufleuchtender gespaltener Kerne.

k ist die durchschnittliche Anzahl weiterer Spaltungen, die durch die Neutronen einer Spaltung verursacht werden. Liegt k unter 1, erlischt die Reaktion (unterkritisch); bei k von etwa 1 hält sie sich stabil (kritisch); und über 1 wächst sie exponentiell (überkritisch). Das Panel zeigt eine Live-Schätzung von k, abgeleitet aus der aktiven Neutronenzahl.

Die Anreicherung legt den Prozentsatz der Kerne fest, die spaltbares U-235 sind, sodass höhere Werte Kollisionen weit wahrscheinlicher zu einer Spaltung führen lassen. Neutronen/Spaltung legt ν fest, die Anzahl frischer Neutronen, die jede Spaltung freisetzt. Die Moderation legt die Wahrscheinlichkeit fest, dass ein Neutron auf thermische Geschwindigkeit abgebremst wird, was seine Chance, eine Spaltung auszulösen, stark erhöht.

Der Spaltungswirkungsquerschnitt von U-235 ist für langsame thermische Neutronen viel größer als für schnelle, sodass ein moderiertes Neutron weit wahrscheinlicher eingefangen wird und eine Spaltung auslöst. Das Modell bildet dies ab, indem es für abgebremste Neutronen eine höhere Spaltungswahrscheinlichkeit verwendet, weshalb eine erhöhte Moderation die Reaktion überkritisch kippen kann.

Es handelt sich um ein qualitatives Lehrmodell, keinen Transportcode auf Reaktorniveau. Es bildet die richtigen Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Anreicherung, Neutronenmultiplikation, Moderation und Kritikalität ab, verwendet aber vereinfachte Wahrscheinlichkeiten, zweidimensionale ballistische Neutronen und ein endliches Gitter statt echter Wirkungsquerschnittsdaten, Geometrie oder Timing verzögerter Neutronen.