Neutronenreflektor
Ein Neutronenreflektor ist ein Material, das Neutronen reflektiert. Damit ist mehr eine Streuung als eine Spiegelung gemeint. Als Materialien dienen z. B. Graphit, Beryllium, Blei, Stahl, Wolframcarbid oder andere. Ein Neutronenreflektor kann eine ansonsten unterkritische Masse spaltbaren Materials kritisch werden lassen oder die Anzahl der Kernspaltungen erhöhen, die in einer kritischen oder überkritischen Masse auftreten. Ein Beispiel dafür ist der Demon Core. Dieser war ein unterkritischer Plutonium-Kern, der bei zwei verschiedenen tödlichen Unfällen überkritisch wurde, weil der Kern für eine kurze Zeit von zu viel Reflektormaterial umgeben war.
Kernreaktoren
BearbeitenIn einem graphitmoderierten Uranreaktor kann die kritische Masse durch eine umgebende Graphitlage beträchtlich reduziert werden, da diese viele Neutronen zurück in den Kern reflektiert.
Ein Reflektor aus einem leichten Material wie Graphit oder Beryllium dient gleichzeitig dazu, die Bewegungsenergie der Neutronen zu reduzieren (siehe Moderator (Physik)). Schwere Materialien, wie Blei oder ein Blei-Bismut-Eutektikum, haben nur einen geringen Einfluss auf die Neutronengeschwindigkeit.
Kernwaffen
BearbeitenEine vergleichbare Hülle kann verwendet werden, um die kritische Masse einer Kernwaffe zu reduzieren. Dort hat die Hülle außerdem die Aufgabe, durch ihre Masseträgheit die Expansion des Spaltmaterials zu verzögern. Aus diesem Grund wird eine solche Hülle auch Tamper (englisch für ‚Stampfer‘) genannt. Die Waffe neigt dazu, in Stücke zu zerplatzen, wenn die Reaktion fortschreitet. Damit wird die Reaktion vorzeitig unterbrochen. Der Tamper sorgt für eine länger anhaltende, energiereichere und effizientere Explosion. Der wirkungsvollste Tamper ist derjenige mit der höchsten Dichte. Die Zugfestigkeit spielt keine Rolle, da kein Material dem Druck einer Kernexplosion standhält. Außerdem sind schwere Materialien meist auch gute Neutronen-Reflektoren. Die ersten Kernwaffen verwendeten Uran- oder Wolframcarbid-Tamper-Reflektoren.
Der Nachteil von schweren Tampern ist, dass sich das Explosions-Implosions-System vergrößert. Die erste Stufe einer modernen Kernwaffe kann einen leichten Beryllium-Reflektor verwenden. Dieser ist für Gammastrahlen transparent, wenn er ionisiert ist. Damit wird es dem ersten Energiestoß ermöglicht, den Kern schnell zu verlassen, um die Kompression durch Erhitzen der äußeren Lagen zu unterstützen.
Die Auswirkung eines Tampers auf die Effizienz ist dennoch nur gering, da der Reflexionsprozess etwas Zeit benötigt.