Koelbassin voor kernbrandstof

De bassins worden gebruikt om brandstofstaven tijdenlijk te bewaren. Het betreft vooral verbruikte brandstofstaven die nog zeer radioactief zijn. Ten gevolge van de kernreacties bevatten de staven talrijke isotopen die een korte halveringstijd hebben en de staven zeer radioactief maken. Dit is de voornaamste reden waarom de brandstofstaven na een paar jaar vervangen moeten worden: door hun hoge natuurlijke radioactiviteit zouden ze de reactor onstabiel maken. De brandstofstaven zelf bevatten nog tot 96% splijtbaar materiaal, die achteraf opnieuw gebruikt kan worden.

Na een paar jaar zijn de isotopen met een korte halveringstijd verdwenen en is de natuurlijke radioactiviteit van de staven sterk verminderd, zodat de staven veilig naar een recyclagefabriek gestuurd kunnen worden.

De koelbassins worden in de nabijheid van de kernreactor geplaatst, in een aanpalend gebouw of zelfs in het gebouw van de reactor (naargelang het type reactor). Er is een geforceerde koeling nodig, met installaties die voor de veiligheid dubbel uitgevoerd zijn.

Cerenkov effekt

De lichtsnelheid wordt meestal aangegeven in het luchtledige. De snelheid is wat minder in de atmosfeer, maar merkbaar minder in het water. De lichtsnelheid in een bepaald medium bepaalt het brekingsindex van het materiaal, en dus ook hoe lenzen werken. De lichtsnelheid in water is ongeveer 0.75 die van de snelheid in het luchtledige.

Het Cerenkov effekt is de blauwe schijn die je kan zien in de koelbassins rond de brandstofstaven. De blauwe schijn wordt veroorzaakt door de deeltjes (hoofdzakelijk neutronen) die sneller dan de lichtsnelheid in water bewegen. De blauwe schijn is een gevolg van het afremmen van de deeltjes. Het effekt is vergelijkbaar met de supersonische bang (drukgolf onder de vorm van een kegel) die ontstaat als een vliegtuig sneller dan de geluidsmuur beweegt. Bij een vliegtuig hoort men een knal, bij deeltjes ziet men een blauwe straling.

Beeld links:
Tijdelijke opslag van brandstofstaven in een koelbassin
De straling bestaat hoofdzakelijk uit UV straling, maar onze ogen zijn daat niet voor gevoelig, waardoor we een diep-blauwe schijn zien.

Als men nieuwe staven uit de kernreactor in het bassin plaatst, dan heeft men een zeer intense blauwe gloed rond de staven door de krachtige neutronenstraling. De natuurlijke radioactiviteit warmt de staven zeer sterk op, dit is een tweede reden waarom de gebruikte staven in een koelbassin bewaard moeten worden. De neutronenstraling zakt langzaam omdat de staven minder radioactief worden. Na een paar jaren is de natuurlijke radioaktiviteit voldoende verminderd en kunnen de staven buiten de reservoir bewaard worden, of naar een verwerkingsfabriek gestuurd worden.

Men kan de Cerenkov straling gebruiken als maat voor de radioactieve straling: sommige stralingsmeters zijn gebaseerd op dit effekt.

De kernreactor zelf produceert een buitengewoon sterke Cerenkov straling, maar die is niet zichtbaar door de zware metalen wand rond de reactor.

Rechts heb je het beeld van een kernreactor, de lange grijpers om de staven uit de reactor te halen zijn goed zichtbaar.

Deze reactor dient niet voor de electriciteitsproductie, maar om de gebruikte brandstofstaven sneller te "verbranden" zodat de staven minder lang sterk radioactief blijven. Door de neutronenstraling ontstaan er meer splijtingen en is de brandstof sneller opgebruikt. De neutronenstroom wordt echter onder de waarde voor een kettingreactie gehouden.