II. Physikalische und chemische Eigenschaften

Abstract

Die mechanischen Eigenschaften beruhen auf der Bindung zwischen den Atomen oder Molekulen und damit auf der Wechselwirkung der auseren Elektronen der Atome. Das gleiche gilt fur die elektrischen, magnetischen und chemischen Eigenschaften der Werkstoffe. Eine Ausnahme machen die kernphysikalischen Eigenschaften, die zur Beurteilung der Werk- und Brennstoffe fur Kernreaktoren notig sind. Sie werden von der Struktur des Atomkerns bestimmt und sind weitgehend unabhangig davon, wie die Atome miteinander verbunden sind. Die Bindung spielt erst bei den sekundaren Eigenschaften der Reaktor­ werkstoffe, wie Empfindlichkeit gegen Strahlenschaden, Kriechver­ halten oder chemische Bestandigkeit, gegen Kuhlmittel eine Rolle. Die Atomkerne werden durch Krafte zusammengehalten, die nur uber sehr kleine Entfernungen wirksam sind. Grose Atomkerne be­ dingen grosere Abstande zwischen den Kernbausteinen (Kap. 1.1) und sind deshalb weniger stabil als kleinere. Andererseits bestimmt, wie bei der Keimbildung (Kap. 2), das Verhaltnis von Oberflache zu Volumen die Stabilitat des Kerns. Daraus folgt, das kleine Atomkerne weniger stabil sind als grose und das folglich Atomkerne mit mittlerer Ordnungs­ zahl (in der Umgebung von Fe) am stabilsten sind. Es ergibt sich daraus bereits eine Einteilung der Elemente in solche, die als Reaktorbrenn­ stoffe und als Reaktorbaustoffe infrage kommen. Als Mas fur die Stabili­ tat ist in Bild 1.1 die Bindungsenergie je Kernbaustein E[MeV]fP + N aufgetragen. Zur Beurteilung der kernphysikalischen Eigenschaften sind folgende Reaktionen zwischen Kernen und Neutronen notwendig: · a) Spaltung eines grosen Kerns (oder Verschmelzung kleiner Kerne) b) Neutroneneinfang ohne Spaltung fuhrt zur Bildung eines neuen Isotops c) Herausstosen eines Atoms aus der jeweiligen Kristall-, Glas- oder Molekulstruktur ( = Strahlenschadigung)