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Im Hochtemperaturreaktor wird neben Uran-238 auch Thorium-232 als Energierohstoff verwendet. Durch das Einfangen von Neutronen wandelt sich das Thorium-232 in spaltbares Uran-233. Der Brennstoff befindet sich in winzigen, beschichteten Partikel, die in Graphitkugeln, von etwa der Größe eines Tennisballs, eingeschlossen sind. Das Graphit bremst die Neutronen ab, da es, wie o. g., ein guter Moderator ist. Die thermische Energie, die im Reaktorkern entsteht, wird an ein Gas ( z. B. Helium ) abgegeben. Dieses Gas erhitzt sich auf ca. 900°C und läßt in einem Dampferzeuger Wasser sieden. Der Dampf treibt die Turbinen für den Generator an. ( Abbildung zum Hochtemperaturreaktor im Anhang Seite 20, Abb. 20.2 )
Der Hochtemperaturreaktor hat viele Vorteile, z. B. hat er einen hohen Wirkungsgrad und die hohen Temperaturen können der Industrie z. B. zur Kohlevergasung dienen. Auch bei diesem Reaktor kommt das Kühlmittel nicht mit den Turbinen in Berührung.
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