zwarewaterprincipe

Zwarewaterprincipe, ook wel het principe van zwaar water genoemd, verwijst naar het gebruik van zwaar water (D2O) als moderator en in sommige ontwerpen als koelmiddel in kernreactoren. Het principe berust op de eigenschap van het deuteriumkern om neutronen effectief af te remmen via elastische botsingen, terwijl de kans op neutronenabsorptie door het moderatorstof relatief laag blijft. Daardoor kan een reactor een gunstige neutronenbalans behouden en vaak functioneren met natuurlijk uranium of met weinig verrijkt brandstof.

Zware water heeft een lagere neutronenabsorptiecoëfficiënt dan gewoon water voor deuteriumkernen, waardoor neutronen beter vertraagd worden zonder significant verlies aan fissiel materiaal. Dit maakt het mogelijk om met minder of geen uraniumaanrijking te rijden en biedt vaak grotere tolerantie voor variations in brandstofkwaliteit. Het gebruik van zwaar water vereist echter hoogwaardige zuiverheid en zorgvuldige negatieve druk- en lekbeperking, omdat lekkage van D2O kostbaar kan zijn en radiolyse en bestraling de moderator kunnen beïnvloeden.

Toepassingen en gevolgen: het meest bekend is het gebruik in zwaardwaterreactoren zoals de Canada Deuterium Uranium (CANDU) systemen, waar zwaar water dient als moderator en in sommige ontwerpen als koelmiddel. Deze ontwerpen kunnen on-load refueling toelaten en opereren met natuurlijk uranium, wat economische en strategische implicaties heeft. Nadelen zijn de hoge kosten voor productie en onderhoud van zwaar water en de noodzaak voor gespecialiseerde beveiliging en onderhoud.

Historisch gezien speelde het zware waterprincipe een sleutelrol in de ontwikkeling van bepaalde watergekoelde kernreactoren in de tweede helft van de 20e eeuw. Zie ook: zwaar water, neutronenmoderatie, CANDU.

---