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2025-08-18T20:50:16Z

Physikalischer Hintergrund

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'''Wigner-Energie''' (auch: ''Wigner-Effekt'', entdeckt von [[Eugene Paul Wigner]]<ref>{{Literatur |Autor=F. Seitz, E. P. Wigner |Titel=The Effects of Radiation on Solids |Sammelwerk=Nuclear Energy |Verlag=Springer Berlin Heidelberg |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=1992 |Sprache=en |ISBN=978-3-642-77427-0 |DOI=10.1007/978-3-642-77425-6_28 |Seiten=441–448 |Online=http://link.springer.com/10.1007/978-3-642-77425-6_28 |Abruf=2025-03-11}}</ref>) ist Energie, die im [[Kristallgitter]] von [[Graphit]] gespeichert sein kann. Sie spielt eine Rolle für die Sicherheit graphit[[Moderator (Physik)|moderierter]] [[Kernreaktor]]en.

== Physikalischer Hintergrund ==
[[Datei:Graphit gitter.svg|mini|hochkant=0.5|Intakte Gitterstruktur von Graphit]]
Während des Betriebs des Reaktors wird der Graphit von schnellen [[Neutron]]en bestrahlt. Dadurch können Kohlenstoffatome aus der [[Kristallstruktur|kristallinen Gitterstruktur]] auf Zwischengitterplätze verschoben werden. Der Graphit dehnt sich dadurch leicht aus, und es entstehen [[Gitterfehler|Kristallfehler]], die Energie speichern. Der Graphit wird teilweise [[metamikt]]. Diese gespeicherte Energie wird als Wigner-Energie bezeichnet. Sie kann spontan und schlagartig als Wärme freigesetzt werden. Da ein solcher unkontrollierter Temperaturanstieg ein Sicherheitsrisiko darstellt, darf die im Moderator gespeicherte Wigner-Energie nicht zu groß werden.

Die [[Gitterfehler|Fehlstellen]] beginnen ab etwa 250 °C zu [[Rekombination (Physik)|rekombinieren]] und setzen dadurch die Wigner-Energie allmählich frei. Daher lässt sich der Moderator „[[ausheizen]]“. Dazu muss der Reaktor für einige Zeit auf entsprechend hoher Temperatur gehalten werden. Bei graphitmoderierten [[Hochtemperaturreaktor]]en erfolgt das „Ausheizen“ automatisch im laufenden Betrieb, da die Kerntemperatur ausreichend hoch ist.

== Windscale-Unfall ==
Beim Versuch, die gespeicherte Wigner-Energie des luftgekühlten Graphitmoderators des Reaktors ''Pile No. 1'' in [[Windscale]] (heute besser bekannt als [[Sellafield]]) zu reduzieren, kam es 1957 zum [[Windscale-Brand]].<ref>{{Internetquelle |url=https://www.neimagazine.com/features/featurewhen-windscale-burned |titel=When Windscale burned - Nuclear Engineering International |werk=Nuclear Engineering International |hrsg=Progressive Media International |datum=2007-09-14 |sprache=en |abruf=2023-05-27}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Richard Wakeford |Titel=The Windscale reactor accident—50 years on |Sammelwerk=Journal of Radiological Protection |Band=27 |Nummer=3 |Datum=2007-09-01 |ISSN=0952-4746 |Seiten=211–215 |Sprache=en |DOI=10.1088/0952-4746/27/3/E02}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Liste von Unfällen in kerntechnischen Anlagen]]

== Literatur ==

=== Fachartikel ===

* {{Literatur |Autor=[[Frederick Seitz]] |Titel=Radiation effects in solids |Sammelwerk=Physics Today |Band=5 |Nummer=6 |Datum=1952-06-01 |Sprache=en |DOI=10.1063/1.3067657 |Seiten=6–9}}
* {{Literatur |Autor=H. Bridge, B.T. Kelly, B.S. Gray |Titel=STORED ENERGY AND DIMENSIONAL CHANGES IN REACTOR GRAPHITE |Sammelwerk=Proceedings of the Fifth Conference on Carbon |Verlag=Elsevier |Datum=1962 |Sprache=en |ISBN=978-0-08-009707-7 |DOI=10.1016/B978-0-08-009707-7.50041-8 |Seiten=289–316}}
* {{Literatur |Autor=Nidia C Gallego, Timothy D Burchell |Titel=A Review of Stored Energy Release of Irradiated Graphite |Datum=2011 |Sprache=en |DOI=10.2172/1149385}}

=== Fachbücher ===
* {{Literatur
|Autor=[[Samuel Glasstone]], Alexander Sesonske
|Titel=Principles of nuclear reactor engineering
|Verlag=[[David Van Nostrand|D. Van Nostrand]]
|Ort=Princeton, NJ
|Datum=1963
|Seiten=420 ff.
|Sprache=en
|Online=https://archive.org/details/glasstone-sesonske-nuclear-reactor-engineering-1963
|Abruf=2023-05-27}}
* {{Literatur
|Autor=[[Paul Laufs]]
|Titel=Schadensereignisse, extreme Tests und Unfälle in Reaktoranlagen, ihre öffentliche Wahrnehmung und ihre Folgen
|Sammelwerk=Reaktorsicherheit für Leistungskernkraftwerke 1
|Verlag=Springer Berlin Heidelberg
|Ort=Berlin, Heidelberg
|Datum=2018
|ISBN=978-3-662-53452-6
|Seiten=57–213
|DOI=10.1007/978-3-662-53453-3_4}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Reaktortechnik]]

Wigner-Energie - Versionsgeschichte

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