„TRISO“ – Versionsunterschied

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'''TRISO''' (von {{enS|TRistructural-ISOtropic}}) ist eine Verarbeitungsform von [[Kernbrennstoff]], die aus dreifach ummantelten [[Pac-Kügelchen]] besteht. In der Mitte befindet sich ein Kern aus [[Urandioxid|Urandioxid]], oder einem Uran/[[Thorium]]-Mischoxid, der mit einer inneren Schicht aus [[Pyrographit]] (LTI-Pyrokohlenstoff), einer Schicht [[Siliciumcarbid]] und einer äußeren Schicht LTI-Pyrographit ummantelt ist. Der Kern der deutschen Variante hat einen Durchmesser von 0,5 µm, das gesamte Partikel ist 0,92 µm groß.<ref>Michael J. Kania, Heinz Nabielek, Karl Verfondern: [https://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2013/2013-06-10-06-12-TM-NPTD/12_german_fuel_performance.pdf German TRISO Fuel Performance Envelope and Limits]</ref>
'''TRISO''' (von {{enS|TRistructural-ISOtropic}}) ist eine Verarbeitungsform von [[Kernbrennstoff]], die aus dreifach ummantelten [[Pac-Kügelchen]] besteht. In der Mitte befindet sich ein Kern aus [[Urandioxid|Urandioxid]], oder einem Uran/[[Thorium]]-[[Mischoxid]], der mit einer inneren Schicht aus <!--LTI = low temperatur isotropic-->isotropem [[Pyrographit]], einer Schicht hochfestem [[Siliciumcarbid]] und einer äußeren Schicht isotropem Pyrographit ummantelt ist. Der Kern der deutschen Variante hat einen Durchmesser von 0,5 µm, das gesamte Partikel ist 0,92 µm groß.<ref>Michael J. Kania, Heinz Nabielek, Karl Verfondern: [https://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2013/2013-06-10-06-12-TM-NPTD/12_german_fuel_performance.pdf German TRISO Fuel Performance Envelope and Limits]</ref>


Eine zusätzliche innere Kohlenstoffschicht ist porös und stellt Expansionsvolumen für die Aufnahme von Spaltprodukten zur Verfügung; die beiden Pyrographitschichten sorgen für Gasdichtigkeit.<ref>[http://www.atomicengines.com/engines.html Adams Engines: Concepts and Design Principles], Abschnitt Fuel Element Construction</ref>
Eine zusätzliche innere Kohlenstoffschicht ist porös und stellt Expansionsvolumen für die Aufnahme von Spaltprodukten zur Verfügung; die beiden Pyrographitschichten sorgen für Gasdichtigkeit.<ref>[http://www.atomicengines.com/engines.html Adams Engines: Concepts and Design Principles], Abschnitt Fuel Element Construction</ref>


TRISO wurde um 1970 in [[Grossbritannien]] für den Dragon-Hochtemperaturreaktor (1967-1975) entwickelt, als Erfinder gilt D.T.Livey.<ref>Price, M. S. T. (2012). "The Dragon Project origins, achievements and legacies". Nucl. Eng. Design 251: 60–68.</ref> In Deutschland wurde es ab 1981 im [[AVR (Jülich)]] eingesetzt, nicht aber im [[THTR-300]]. Die TRISO-Partikel sind den älteren, zweifach ummantelten [[BISO]]-Partikeln hinsichtlich bestrahlungsbedingtem Partikelbruch deutlich überlegen.<ref>Karl Verfondern, Heinz Nabielek, Michael J. Kania, Hans-Josef Allelein: [http://juser.fz-juelich.de/record/136815/files/FZJ-2013-03397.pdf High-Quality Thorium TRISO Fuel Performance in HTGRs], In: Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt, S. iv</ref> Andererseits ist die Wirkung von TRISO-Siliciumcarbid als Diffusionssperre für einige Nuklide wie Cäsium-137 und Silber-110m bei höheren Temperaturen - auch im Vergleich mit BISO-Partikeln - unbefriedigend.<ref>Moormann, R.: A safety re-evaluation of the AVR pebble bed reactor operation and its consequences for future HTR concepts. In: Berichte des Forschungszentrums Jülich. Nr. 4275, Juni 2008, S. 1-37 http://juser.fz-juelich.de/record/1304/files/Juel_4275_Moormann.pdf</ref> Daher sind für [[Hochtemperaturreaktor]]en mit TRISO-Brennstoff derzeit nur maximale Arbeitstemperaturen von 750°C vorgesehen, und die geplante Anwendung von TRISO-Brennstoff zur Hochtemperatur-Prozesswärmeerzeugung (950-1000°C) wurde zurückgestellt.
TRISO wurde um 1970 in [[Vereinigtes Königreich|Großbritannien]] für den [[Dragon (Reaktor)|Dragon]]-[[Hochtemperaturreaktor]] (1967–1975) entwickelt, als Erfinder gilt D. T. Livey.<ref>{{Literatur|Autor=M.S.T. Price|Titel=The Dragon Project origins, achievements and legacies|Sammelwerk=[[Nuclear Engineering and Design]]|Band=251|Jahr=2012|Monat=01|Tag=01|DOI=10.1016/j.nucengdes.2011.12.024|Online=[http://libgen.io/scimag/get.php?doi=10.1016/j.nucengdes.2011.12.024 PDF]}}</ref> In Deutschland wurde es ab 1981 im [[AVR (Jülich)]] eingesetzt, nicht aber im [[THTR-300]]. Die TRISO-Partikel sind den älteren, zweifach ummantelten [[BISO]]-Partikeln hinsichtlich bestrahlungsbedingtem Partikelbruch deutlich überlegen.<ref>Karl Verfondern, Heinz Nabielek, Michael J. Kania, Hans-Josef Allelein: [http://juser.fz-juelich.de/record/136815/files/FZJ-2013-03397.pdf High-Quality Thorium TRISO Fuel Performance in HTGRs], In: Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt, S. iv</ref> Andererseits ist die Wirkung von TRISO-Siliciumcarbid als Diffusionssperre für einige Nuklide wie Cäsium-137 und Silber-110m bei höheren Temperaturen – auch im Vergleich mit BISO-Partikeln – unbefriedigend.<ref>Moormann, R.: A safety re-evaluation of the AVR pebble bed reactor operation and its consequences for future HTR concepts. In: Berichte des Forschungszentrums Jülich. Nr. 4275, Juni 2008, S. 1-37 http://juser.fz-juelich.de/record/1304/files/Juel_4275_Moormann.pdf</ref> Daher sind für Hochtemperaturreaktoren mit TRISO-Brennstoff derzeit nur maximale Arbeitstemperaturen von 750 °C vorgesehen, und die geplante Anwendung von TRISO-Brennstoff zur Hochtemperatur-Prozesswärmeerzeugung (950–1000 °C) wurde zurückgestellt.

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Die Weiterentwicklung findet derzeit nur in den USA statt.<ref name=inl>[[Idaho National Laboratory]]: [https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=514&objID=1555&mode=2&featurestory=DA_612467 Next-generation nuclear fuel withstands high-temperature accident conditions], 25. September 2013</ref> Bei Versuchen dort wurde eine kurzzeitige Temperaturbeständigkeit der Beschichtungen von 1800 °C erreicht.<ref name=inl />


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Eine begrenzte Weiterentwicklung fand in den USA statt.<ref name=inl>[[Idaho National Laboratory]]: [https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=514&objID=1555&mode=2&featurestory=DA_612467 Next-generation nuclear fuel withstands high-temperature accident conditions], 25. September 2013</ref> Bei Versuchen dort wurde eine kurzzeitige Temperaturbeständigkeit der Beschichtungen von 1800 °C erreicht.<ref name=inl />
== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
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Version vom 10. August 2015, 16:11 Uhr

Aufgeschnittenes TRISO-Kügelchen in Falschfarben
Querschnitt durch ein TRISO-Pellet

TRISO (von englisch TRistructural-ISOtropic) ist eine Verarbeitungsform von Kernbrennstoff, die aus dreifach ummantelten Pac-Kügelchen besteht. In der Mitte befindet sich ein Kern aus Urandioxid, oder einem Uran/Thorium-Mischoxid, der mit einer inneren Schicht aus isotropem Pyrographit, einer Schicht hochfestem Siliciumcarbid und einer äußeren Schicht isotropem Pyrographit ummantelt ist. Der Kern der deutschen Variante hat einen Durchmesser von 0,5 µm, das gesamte Partikel ist 0,92 µm groß.[1]

Eine zusätzliche innere Kohlenstoffschicht ist porös und stellt Expansionsvolumen für die Aufnahme von Spaltprodukten zur Verfügung; die beiden Pyrographitschichten sorgen für Gasdichtigkeit.[2]

TRISO wurde um 1970 in Großbritannien für den Dragon-Hochtemperaturreaktor (1967–1975) entwickelt, als Erfinder gilt D. T. Livey.[3] In Deutschland wurde es ab 1981 im AVR (Jülich) eingesetzt, nicht aber im THTR-300. Die TRISO-Partikel sind den älteren, zweifach ummantelten BISO-Partikeln hinsichtlich bestrahlungsbedingtem Partikelbruch deutlich überlegen.[4] Andererseits ist die Wirkung von TRISO-Siliciumcarbid als Diffusionssperre für einige Nuklide wie Cäsium-137 und Silber-110m bei höheren Temperaturen – auch im Vergleich mit BISO-Partikeln – unbefriedigend.[5] Daher sind für Hochtemperaturreaktoren mit TRISO-Brennstoff derzeit nur maximale Arbeitstemperaturen von 750 °C vorgesehen, und die geplante Anwendung von TRISO-Brennstoff zur Hochtemperatur-Prozesswärmeerzeugung (950–1000 °C) wurde zurückgestellt.

Die Weiterentwicklung findet derzeit nur in den USA statt.[6] Bei Versuchen dort wurde eine kurzzeitige Temperaturbeständigkeit der Beschichtungen von 1800 °C erreicht.[6]

Einzelnachweise

  1. ↑ Michael J. Kania, Heinz Nabielek, Karl Verfondern: German TRISO Fuel Performance Envelope and Limits
  2. ↑ Adams Engines: Concepts and Design Principles, Abschnitt Fuel Element Construction
  3. ↑ M.S.T. Price: The Dragon Project origins, achievements and legacies. In: Nuclear Engineering and Design. Band 251, 1. Januar 2012, doi:10.1016/j.nucengdes.2011.12.024 (PDF).
  4. ↑ Karl Verfondern, Heinz Nabielek, Michael J. Kania, Hans-Josef Allelein: High-Quality Thorium TRISO Fuel Performance in HTGRs, In: Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt, S. iv
  5. ↑ Moormann, R.: A safety re-evaluation of the AVR pebble bed reactor operation and its consequences for future HTR concepts. In: Berichte des Forschungszentrums Jülich. Nr. 4275, Juni 2008, S. 1-37 http://juser.fz-juelich.de/record/1304/files/Juel_4275_Moormann.pdf
  6. ↑ a b Idaho National Laboratory: Next-generation nuclear fuel withstands high-temperature accident conditions, 25. September 2013
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