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Forschungsreaktoren sind Kernreaktoren die nicht der Stromerzeugung dienen sondern Forschungszwecken physikalischen kern und materialtechnischen Untersuchungen und der Produktion von Radionukliden fur Medizin und Technik Es wird also nicht die Warmeenergie sondern die Neutronenstrahlung des Reaktors genutzt Ausserdem dienen Forschungsreaktoren zu Ausbildungs und Entwicklungszwecken Das Innere eines TRIGA ForschungsreaktorsVerglichen mit den Reaktoren zur Energiegewinnung Leistungsreaktoren ist die Leistung eines Forschungsreaktors im Allgemeinen um wesentlich geringer dementsprechend auch sein Bedarf an Kernbrennstoff und die erzeugte Menge an radioaktivem Abfall Im Idealfall ist ein Forschungsreaktor zugleich Nullleistungsreaktor da dadurch Kuhlung und Abschirmung deutlich einfacher gestaltet werden konnen Von den Forschungsreaktoren zu unterscheiden sind Versuchsreaktoren die zur Entwicklung von Reaktorkonzepten und technologien dienen und Prototyp Kernkraftwerke mit denen die praktisch wirtschaftliche Brauchbarkeit einer bestimmten Kernkraftwerkstechnologie bspw DFR Dounreay demonstriert werden soll Reaktoren fur Antriebszwecke z B U Boote oder Flugzeugtrager Darunter befinden sich ebenfalls Versuchsreaktoren oder Prototypen siehe auch Naval Reactors dem Programm der U S Navy Ahnliche Programme werden von der ehemaligen Sowjetunion bzw Russland der franzosischen Marine National und der britischen Royal Navy betrieben Small Modular Reactors SMR davon sind die meisten zunachst Konzepte Prototypen oder in der Entwicklungsphase Versuchs Fusionsreaktoren Magnetfusionsanlagen vom Stellerator Typ ab 1953 1 z B Wendelstein 7 X oder Tokamak Typ z B ZETA ASDEX Upgrade JET ITER Tragheitsfusionanlagen z B NIF Die Funktionen sind allerdings nicht immer ganz voneinander zu trennen und die Bezeichnungen werden nicht ganz einheitlich verwendet Auch kommerzielle Kernkraftwerke haben in der Vergangenheit Aufgaben ubernommen die eher mit Forschungsreaktoren in Verbindung gebracht werden und tun das zum Teil auch heute noch Umgekehrt waren kommerzielle Kraftwerke wie Obninsk und Shippingport trotz Einspeisung von Strom in offentliche Netze zuvorderst Prototypen der Forschung Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Stand der Technik 3 Typen 3 1 Materialtestreaktoren 3 2 Isotopenproduktionsreaktoren 3 3 Strahlrohrreaktoren 3 4 Unterrichtsreaktoren 3 5 TRIGA Reaktoren 4 Forschungsreaktoren im Ausland Auswahl 4 1 Frankreich 4 2 Japan 4 3 Korea 4 4 Schweiz 4 5 Sowjetunion Russland 4 6 Ukraine 4 7 UK 4 8 USA 5 Forschungsreaktoren in Deutschland 5 1 In Betrieb 5 2 Stillgelegt bzw abgebaut 5 3 Keine Betriebserlaubnis 6 Literatur Auswahl 6 1 Fachartikel 6 2 Fachbucher Kapitel und Andere 6 3 Historisch 7 Siehe auch 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseGeschichte Bearbeiten nbsp Demonstrations Reaktor des Oak Ridge National Laboratory ORNL vom Typ TRIGA fur die Genfer Atomkonferenz 1955 mit blauer Tscherenkow Strahlung Der Reaktor wurde mit einer Globemaster II in die Schweiz transportiert Forschungsreaktoren gehoren seit Beginn der friedlichen Nutzung der Kernenergie zum Repertoire der Kerntechnik und sind grundlegende Anlagen fur die Forschung und Entwicklung Als altester Betriebslaufzeit U S Forschungsreaktor gilt der Breazeale Nuclear Reactor 2 des Radiation Science amp Engineering Center RSEC der Pennsylvania State University welcher am 8 Juli 1955 seine Betriebslizenz erhielte 3 Etwa um die gleiche Zeit 1955 wurde durch das Oak Ridge National Laboratory ORNL ein Schwimmbadreaktor fur den Export umgerustet und zu Demonstrationszwecken fur die Genfer Atomkonferenz eingeflogen 4 Der Reaktor konnte von der breiten Offentlichkeit besichtigt werden Der Reaktor wurde schliesslich von der Schweiz erworben und betrieben In der DDR ging 1958 unter zu Hilfe der Sowjetunion am Zentralinstitut fur Kernforschung ZfK der Rossendorfer Forschungsreaktor in Betrieb Ebenfalls in den Jahren 1957 1958 wurden von der Bundesrepublik die ersten amerikanischen und englischen Forschungsreaktoren bezogen und betrieben siehe weiter unten Stand der Technik BearbeitenForschungsreaktoren werden in einer speziellen Datenbank der IAEA der Research Reactor Database RRDB erfasst Die folgende Tabelle basiert auf aktuellen Kennzahlen Die Webseite der RRDB bietet weitere Filtermoglichkeiten z B nach Leistungsklasse lt 1 kW 5 IAEA Research Reactor Database RRDB 16 02 2023 Status Anzahl Reaktoren Anzahl Lander DeutschlandOperativ 222 54 5In Planung Bau 23 16 0Temporar Permanent Abgeschaltet 79 30 3 6 Stillgelegt In Stilllegung 517 37 38Total 841 70 46Die meisten Forschungsreaktoren sind in den USA und Russland verbaut gefolgt von China Indien und Argentinien 7 Die hohe Zahl der Stilllegungen und Abschaltungen wird von der Nuclear Energy Agency bemangelt 8 Weitere Details zu den drei ubrigen deutschen Forschungsreaktoren wurden Stand 2023 von der GRS zusammengetragen 6 Typen BearbeitenEs gibt unterschiedliche Typen von Forschungsreaktoren Bei vielen Forschungsreaktoren ist der Reaktorkern von Wasser umgeben das als Moderator fur die Neutronen und zur Kuhlung dient 7 Materialtestreaktoren Bearbeiten Materialtestreaktoren MTR sind fur die Untersuchung von Kernbrennstoffen und von Strahlenschaden in Strukturmaterialien durch schnelle Neutronen vorgesehen Sie besitzen einen sehr kompakten Reaktorkern um eine moglichst grosse Neutronenflussdichte zu erzielen Isotopenproduktionsreaktoren Bearbeiten Isotopenproduktionsreaktoren werden fur die Erzeugung von radioaktiven Nukliden eingesetzt Die zu erzeugenden Nuklide sind entweder Spaltprodukte oder entstehen durch Neutroneneinfang Bei manchen Nukliden zum Beispiel Molybdan 99 als Vorganger von Technetium 99m sind beide Wege moglich 9 Kommerzielle Leistungsreaktoren sind oft nicht oder nur begrenzt in der Lage medizinische oder industrielle Radionuklide zu erzeugen da bei den heute verbreiteten Leichtwasserreaktoren ein Austausch der Brennelemente das komplette Herunterfahren des Reaktors inklusive anschliessender Abkuhl und Abklingphase erfordert Cold Shutdown Zwar ist es teilweise moglich einzelne Gegenstande bei laufendem Betrieb zur Bestrahlung mit Neutronenstrahlung in den Reaktorkern hinein und wieder hinaus zu befordern jedoch sind nur Reaktoren die zum online refueling in der Lage sind in dieser Hinsicht vollstandig flexibel Eine wichtige Ausnahme sind Reaktoren vom Typ CANDU welche mit unangereichterm Uran betrieben werden konnen Diese Reaktoren sind vollumfanglich dazu in der Lage Brennelemente und auch Steuerstabe bei laufendem Betrieb auszutauschen und nutzen diese Eigenschaft zur Erzeugung von Kobalt 60 einem wichtigen Desinfektionsmittel auf Basis von Gammastrahlung Hierbei werden einige Kontrollstabe durch Kobalt ersetzt und nach Bestrahlung mit Neutronen wieder aus dem Reaktor entnommen 10 Dabei wurde aus stabilem Kobalt 59 das betazerfallende Kobalt 60 Die Gammastrahlung welche der Zerfall von Kobalt 60 freisetzt wird verwendet um Einweg Medizinprodukte zu sterilisieren welche eine Behandlung im Autoklav nicht uberleben Etwa 40 der weltweit verwendeten Einweg Medizinprodukte werden mit Kobalt 60 aus CANDU Reaktoren sterilisiert 11 10 Der Hauptzweck der CANDU Reaktoren ist jedoch die Erzeugung elektrischer Energie Sensu lato sind auch Teilchenbeschleuniger teilweise Isotopenproduktionsreaktoren insofern als in ihnen eine Kernreaktion stattfindet die dem Erzeugen spezifischer industriell oder medizinisch nutzbarer Isotope dient Dies hat jedoch mit Kernspaltung oder Kettenreaktion zumeist nichts zu tun und fallt daher nicht unter die ubliche Alltagsdefinition des Begriffs Kernreaktor Die Produktion einiger Nuklide ist in Kernspaltungsreaktoren nicht oder nur sehr schwer moglich wohingegen die Produktion anderer Nuklide in Teilchenbeschleunigern nicht oder nur sehr schwer moglich ist Dazu kommen wirtschaftliche Erwagungen bzgl Bau und Betriebskosten und die oft hohere gesellschaftliche Akzeptanz von Teilchenbeschleunigern als von Kernreaktoren sensu stricto Als Faustregel kann gelten dass die Erzeugung von Neutronenreichen Isotopen zumeist mittels Kernspaltung oder Neutronenstrahlung einfacher ist und Kernspaltung ist wiederum eine exzellente Quelle starker Neutronenstrahlung wohingegen die Produktion von Neutronenarmen Isotopen oft in Teilchenbeschleunigern einfacher moglich ist Neutronenreiche Isotope zerfallen bevorzugt durch Beta minus Zerfall wohingegen Neutronenarme Isotope tendenziell eher durch Elektroneneinfang oder Positron Emission zerfallen Alphastrahler sind zumeist schwere Kerne die in Kernspaltungsreaktoren recht einfach durch Neutroneneinfang erzeugt werden konnen Strahlrohrreaktoren Bearbeiten Bei den Strahlrohrreaktoren werden normalerweise die im Reaktor erzeugten langsamen Neutronen uber Strahlrohre in eine Experimentierhalle geleitet um dort z B Materialproben durch Neutronenstreuung zu untersuchen Zwei der leistungsfahigsten Anlagen dieser Art stellen der 58 MW Hochflussreaktor RHF des internationalen Institut Laue Langevin ILL in Grenoble sowie der 20 MW Hochflussreaktor FRM II der TUM dar Unterrichtsreaktoren Bearbeiten Unterrichtsreaktoren dienen Ausbildungszwecken und befinden sich meist an Hochschulen Sie besitzen nur eine sehr geringe Leistung In Deutschland sind noch neun Unterrichtsreaktoren in Betrieb davon sieben vom Typ SUR Siemens Unterrichtsreaktor mit einer Leistung von 0 1 Watt TRIGA Reaktoren Bearbeiten Der TRIGA Reaktor TRIGA Training Research Isotope Production General Atomics ist ein spezieller von der US amerikanischen Firma General Atomics entwickelter Forschungsreaktortyp Es handelt sich um einen Schwimmbadreaktor der sich durch inharente Sicherheit auszeichnet Inharent bedeutet dass die Sicherheit durch Naturgesetze nicht durch technische Massnahmen die man uberbrucken konnte gewahrleistet wird Er wird fur Ausbildung Forschung und Radionuklidproduktion eingesetzt Weltweit sind mehr als 50 TRIGA Reaktoren in Betrieb Forschungsreaktoren im Ausland Auswahl BearbeitenHinweis Die folgende Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollstandigkeit sondern gibt nur ein Lagebilde uber die bekannte Reaktoren oder deren Forschungseinrichtungen Frankreich Bearbeiten Forschungsreaktor Phebus in Frankreich zur Erforschung von Kernschmelzen Nullleistungsreaktoren fur Forschung und Entwicklung EOLE MINERVE and MASURCA 12 ZOE 1 Franzosischer Reaktor historisch Die Reaktoren des CEA z B Orphee Stilllegung 2019 13 Osiris Stilllegung 2015 Nachfolger ist der MTR Jules Horowitz Reaktor Der Hochstflussreaktor HFR des Institut Laue LangevinJapan Bearbeiten Der Nullleistungsreaktor The University Teaching and Research Reactor of Kindai University UTR KINKI Der High Temperature Engineering Test Reactor HTTR 14 seit 1998 und betrieben von der Japan Atomic Energy AgencyKorea Bearbeiten Kijang Research Reactor KJRR 15 Baubeginn 2023 Schweiz Bearbeiten Die teils stillgelegten Anlagen am PSI und der ETH Lausanne 16 Sowjetunion Russland Bearbeiten Verschiedene Forschungsreaktoren Teil des Forschungsinstituts JSC SSC RIAR z B BR 5 und BOR 60 Vorganger 17 der BN Reaktoren MIR SM VK 50 RBT 6 and RBT 10 2 18 Verschiedene Reaktoren des Kurtschatow InstitutUkraine Bearbeiten WWR M 19 IR 100UK Bearbeiten Die ehem 14 Reaktoren 20 von Harwell 21 Atomic Energy Research Establishment Der Universities Research Reactor 22 bis ca 1991USA Bearbeiten Verschiedene Reaktoren des Argonne National Laboratory 23 Die Brookhaven National Laboratory Reaktoren BGRR HFBR und BMRR 24 Advanced Test Reactor ATR des Idaho National Laboratory 25 BORAX Experimente mit Forschungsreaktoren in den USA historisch CPs historisch MITR I Betriebszeitraum 1958 1973 danach Weiterentwicklung zu MITR II mit Betriebsgenehmigung ab 2010 26 des Massachusetts Institute of Technology Die 13 Reaktoren des Oak Ridge National Laboratory 27 Die Reaktoren des Nuclear Engineering amp Science Center NESC der Texas A amp M University seit 1959 28 Versatile Test Reactor VTR 29 30 Forschungsreaktoren in Deutschland BearbeitenIn Betrieb Bearbeiten nbsp Karte der Forschungsreaktoren in DeutschlandNach Angaben des Bundesamt fur die Sicherheit der nuklearen Entsorgung BASE sind in Deutschland sechs Forschungsreaktoren in Betrieb 31 darunter Forschungsreaktor Munchen II Technische Universitat Munchen Garching Leistung 20 MW Inbetriebnahme 2004 Forschungsreaktor Mainz TRIGA Reaktor der Universitat Mainz Institut fur Kernchemie Leistung im Dauerbetrieb 0 10 MW kurzzeitige Spitzenleistung fur 0 03 s 250 MW Inbetriebnahme 1965 Stillgelegt bzw abgebaut Bearbeiten Folgende Forschungsreaktoren mit einer thermischen Dauerleistung von uber 50 kW sind stillgelegt und z T abgebaut Forschungsreaktor 2 Forschungszentrum Karlsruhe Leistung 44 MW Betrieb 1961 1981 Forschungsreaktor Hannover Medizinische Hochschule Hannover Leistung 0 25 MW Betrieb 1973 1997 Forschungsreaktor MERLIN Forschungszentrum Julich Leistung 10 MW Betrieb 1962 1985 Forschungsreaktor DIDO Forschungszentrum Julich Leistung 23 MW Betrieb 1962 2006 Forschungsreaktor Geesthacht 1 GKSS Forschungszentrum Geesthacht Leistung 5 MW Betrieb 1958 2010 Forschungsreaktor Geesthacht 2 GKSS Forschungszentrum Geesthacht Leistung 15 MW Betrieb 1963 1993 Forschungsreaktor Munchen Technische Universitat Munchen Garching Leistung 4 MW Betrieb 1957 2000 durch Forschungsreaktor Munchen II ersetzt Forschungs und Messreaktor Braunschweig Physikalisch Technische Bundesanstalt Braunschweig Leistung 1 MW Betrieb 1967 1995 Forschungsreaktor Neuherberg Gesellschaft fur Strahlenforschung Oberschleissheim Neuherberg Leistung 1 MW Betrieb 1972 1982 Forschungsreaktor TRIGA Heidelberg I Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg Leistung 0 25 MW Betrieb 1966 1977 Forschungsreaktor TRIGA Heidelberg II Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg Leistung 0 25 MW Betrieb 1978 1999 Rossendorfer Forschungsreaktor Zentralinstitut fur Kernforschung ZfK Leistung 10 MW Betrieb 1957 1991 Berliner Experimentier Reaktor II Helmholtz Zentrum Berlin fur Materialien und Energie bis 2008 Hahn Meitner Institut Berlin Leistung 10 MW Betrieb 1973 2019 32 Keine Betriebserlaubnis Bearbeiten Der folgende Forschungsreaktor erhielt keine Betriebsgenehmigung Forschungsreaktor Frankfurt 2 Universitat Frankfurt Frankfurt am Main Leistung 1 MW gebaut 1973 1977 Daneben wurden wahrend des Zweiten Weltkriegs im deutschen Uranprojekt eine Reihe von Versuchsreaktoren konstruiert die jedoch allesamt nicht kritisch wurden Der letzte dieser Versuche war der Forschungsreaktor Haigerloch ein Schwerwasserreaktor der von Forschern des Kaiser Wilhelm Institut fur Physik im Marz April 1945 in einem Felsenkeller im hohenzollerischen Haigerloch aufgebaut wurde Literatur Auswahl BearbeitenFachartikel Bearbeiten Brian Dodd Thomas J Dolan Michele Laraia Iain Ritchie Perspectives on research reactor utilization In Physica B Condensed Matter Band 311 Nr 1 2 Januar 2002 S 50 55 doi 10 1016 S0921 4526 01 01055 9 englisch Fachbucher Kapitel und Andere Bearbeiten Gilles Bignan Philippe Fougeras Patrick Blaise Jean Pascal Hudelot Frederic Mellier Reactor Physics Experiments on Zero Power Reactors In Dan Gabriel Cacuci Hrsg Handbook of Nuclear Engineering Springer US Boston MA 2010 ISBN 978 0 387 98130 7 S 2053 2184 doi 10 1007 978 0 387 98149 9 18 englisch Ehud Greenspan Hrsg Research Reactors Encyclopedia of Nuclear Energy Band 4 Nr 11 Elsevier Amsterdam 2021 ISBN 978 0 12 819732 5 englisch IAEA Applications of Research Reactors IAEA 2014 ISBN 978 92 0 145010 4 englisch iaea org IAEA History Development and Future of TRIGA Research Reactors Technical Reports Series Band 482 IAEA Vienna 2016 ISBN 978 92 0 102016 1 englisch iaea org Mihaly Makai Janos Vegh Reactor Core Monitoring Lecture Notes in Energy Band 58 Springer International Publishing Cham 2017 ISBN 978 3 319 54575 2 doi 10 1007 978 3 319 54576 9 englisch Jean Couturier Hassan Abou Yehia Emmanuel Grolleau Elements of nuclear safety Research reactors Collection 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Deutschland Liste der Forschungsreaktoren in Osterreich Liste der Kernreaktoren in der Schweiz Liste kerntechnischer Anlagen Forschungsreaktoren die Liste der Kernkraftwerke enthalt keine Forschungsreaktoren Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Forschungsreaktor Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Research Reactors in the World RRDB Forschungsreaktor Datenbank der IAEO TRIGA Reaktoren Link des Herstellers General AtomicEinzelnachweise Bearbeiten Timeline In Princeton Plasma Physics Laboratory Department of Energy abgerufen am 28 Juni 2023 englisch Penn State Engineering Penn State Breazeale Reactor In Radiation Science amp Engineering Center RSEC PennState College of Engineering abgerufen am 28 August 2023 englisch Penn State Engineering About In Radiation Science amp Engineering Center RSEC PennState College of Engineering abgerufen am 28 August 2023 A swimming pool reactor in Geneva ORNL ORNL abgerufen am 28 August 2023 englisch Research Reactor Database RRDB 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