This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

Daraus folgt: Transportweglänge At = (2,58 ± 0,02) cm. Eine Bestimmung aus der Extrapolationslänge an der Oberfläche eines Graphitpiles hatte (2,6 + 0,13) cm er-geben 3. Diffusionslänge L= (40,9 ±0,3) cm. Ein Sigma-Pile-Experiment am gleichen Graphit er-gab3 L= (40,5 ±0,7) cm.

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0 1 2 3 4 5103ß [cm2] A b b . 2 . R e z i p r o k e L e b e n s d a u e r als F u n k t i o n der g e o m e t r i -schen K r ü m m u n g . D i e ausgezogene K u r v e ist gerechnet nach l/&=l/&0 + DQB°--CBi mit den Bestwerten für C, D0 u n d &0 .

Verschiedene andere Graphitsorten wurden mit der Impulsmethode untersucht. Dabei erwies sich als vor-teilhaft, daß zu einer Bestimmung hinreichender Ge-nauigkeit etwa 1 m3 Material erforderlich sind gegen-über ca. 8 m3 für eine Diffusionslängenmessung im gewöhnlichen „Sima-Pile"-Experiment.

C kann auch mittels Gl. (3) aus der Wärmeüber-gangszahl a0 berechnet werden; dazu wird a0 aus dem zeitlichen Verlauf der Temperatur eines Neutronen-impulses in der Nähe des thermischen Gleichgewichts bestimmt. Ist nämlich

~ =a0(T0-T), so folgt T-T^e-(V3/-**) .

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A b b . 3 . N e u t r o n e n t e m p e r a t u r als F u n k t i o n d e r Ze i t . D i e aus-g e z o g e n e K u r v e ist gerechnet g e m ä ß T= T0-\-a e x p ( — t/ts)

mit t&= ( 1 8 5 ± 4 0 ) /us , aus f s f o lg t a 0 = 3 /2 kjts .

Die Messung der Neutronentemperatur erfolgt durch Bestimmung der Transmission durch Silberbleche; eine Korrektur für die Anreicherung „kalter" Neutronen wurde an den zu jeder Temperatur berechneten Trans-missionswerten angebracht.

Der gemessene Temperaturverlauf läßt sich nähe-rungsweise durch eine Exponentialfunktion mit

a 0 = (0,73 ±0,18) eVsec/Grad

darstellen. Damit ergibt sich für die Konstante C, be-zogen auf die Dichte 1,6, C = (13,4 ± 3,3) • 105 cm4 sec -1

in befriedigender Übereinstimmung mit dem direkt bestimmten Wert.

Herrn Professor K. W I R T Z danke ich für die An-regung zu dieser Arbeit und für sein stets förderndes Interesse. Herrn Dipl.-Ing. K. W E I M E R fühle ich mich zu großem Dank verpflichtet für den Entwurf weiter Teile des Neutronengenerators. Beim Aufbau der Ap-paratur und bei der Auswertung der Messungen haben mir Fräulein J A N I C E B U T T O N und Herr J . C O S E N T I N O

wertvolle Hilfe geleistet. 3 K . H . BECKURTS, D i p l o m a r b e i t G ö t t i n g e n 1954 .

Ü b e r d i e W i r k s a m k e i t d e r A b s c h a l t s t ä b e

e i n e s t h e r m i s c h e n R e a k t o r s

V o n K . H . B E C K U R T S

Max-Planck- Inst i tut für P h y s i k , G ö t t i n g e n (Z. Naturforschg. 11 a. 881—882 [1956] ; eingeg. am 21. September 1956)

Für die Planung eines Kernreaktors ist die Kenntnis der Abschaltwirkung „schwarzer" Stäbe von Bedeutung.

Werden nur thermische Neutronen berücksichtigt, so ist die Verringerung Ak des Exzesses koo — 1 durch die Einführung der Stäbe

Ak = L2 • AB2 .

Dabei ist L die Diffusionslänge im Reaktor und A B2

die durch das Auftreten neuer Randbedingungen be-dingte Zunahme der „geometrischen Krümmung" B2. Die Abschaltwirkung ist demnach bekannt, wenn die Wirkung der Stäbe auf die Krümmung bekannt ist.

In der Literatur wird nur der einfache Fall eines Stabes in der Mitte eines zylindrischen Reaktors be-handelt 1. Für die Praxis ist die Wirkung eines Rings von zur Mitte des zylindrischen Reaktors symmetrisch angeordneten Stäben von besonderem Interesse, die neuerdings von H Ä F E L E 2 unter wesentlicher Benutzung des Verpflanzungstheorems der Zyfinderfunktionen be-handelt wurde. Für einen solchen Spezialfall werden hier die Berechnungen mit dem Ergebnis von Messun-gen an einem Reaktormodell nach einer Impulsmethode verglichen.

Die Untersuchung wurde an einem Graphitzylinder (Reft = 49,5 cm, A e f f = 95,7 cm) durchgeführt, bei dem symmetrisch zur Mitte 4 Cadmiumstäbe (r = 14,6 mm) in verschiedenen Mittelpunktsabständen eingeführt werden konnten. Um das Resultat unabhängig von der

1 S . GLASSTONE U. M . EDLUND, N u c l e a r R e a c t o r T h e o r y , S. 3 1 9 . 2 W . HÄFELE, Ber i chte der R e a k t o r g r u p p e G ö t t i n g e n , 1 9 5 6 ,

N r . 8 ( 5 6 / 4 1 ) .

Art des Moderators zu interpretieren, wird der effek-tive Radius der Stäbe eingeführt, für diesen gilt (vgl. Anm. 3) :

r0 = r e~d,r,

d ist die Extrapolationslänge; hier ist r0 = 0,047 R. Die Ermittlung der (radialen) Krümmung BT- er-

folgt nun aus der mittleren Lebensdauer & thermischer Neutronen: Es. ist 4

j = j- + D0 [Br2 + Bz2] - C [B2 + B?2]2.

C, D und sind aus früheren Messungen bekannt, weiterhin ist B f = j i 2 / / i e f f 2 . & wird als Abklingzeit-konstantc eines gepulsten Neutronenfeldes gemessen.

Ein Vergleich der gemessenen und der von H Ä F E L E

für den hier vorliegenden Fall gerechneten Werte für R BT zeigt eine gute Übereinstimmmung; nur bei klei-nen Mittelpunktsabständen treten Abweichungen auf. Sie sind indessen zu erwarten, da die Theorie voraus-setzt, daß der gegenseitige Abstand der Stäbe groß gegen ihren Durchmesser ist.

3 T h e R e a c t o r H a n d b o o k , Part I, P h y s i c s , S . 6 0 6 .

Über Sonolumineszenz

V o n P . G Ü N T H E R , W . Z E I L , U . G R I S A R , W . L A N G M A N N

u n d E . H E I M

A u s d e m Institut f ü r Phys ika l i s che C h e m i e u n d E l e k t r o c h e m i e d e r Techn i s chen Hochschu le K a r l s r u h e

(Z. Naturforschg. 11 a, 882—883 [1956] ; eingegangen am 23. August 1956)

Unter Sonolumineszenz soll abweichend von H A R V E Y 1

nur das Leuchten von Gasblasen in beschallten Flüssig-keiten verstanden werden. Dieses tritt in charakteristi-scher Weise in wäßrigen, bei 0° C gesättigten Edelgas-lösungen nach der Kavitationsbildung auf, und zwar mit zunehmender Intensität vom Helium zum Xenon. Im Feld stehender Wellen tritt das Leuchten stets nur im Druckbauch auf (30 und 80 kHz). Durch Elektrolyt-zusatz wird das Leuchten verstärkt, wie schon L E W S C H I N

und R S C H E V K I N 2 1937 beobachtet hatten. Bei mit Xenon begasten 3 m-Natriumchloridlösungen erreicht es die 2000-fache Intensität wie bei elektrolytfreien Sauer-stofflösungen (175 kHz), bei denen F R E N Z E L und S C H U L -

TES 3 1934 die Erscheinung entdeckt hatten (500 kHz). Nimmt man im stehenden Schallfeld den Lichtstrom

von nur einer Ebene des Druckbauches ab, so schwankt die Intensität des Lichtstromes mit der Frequenz des Schalls (30 kHz). Einzeln erkennbare Blasen bleiben über längere Zeit leuchtend.

Das Spektrum des Leuchtens einer wäßrigen Xenon-lösung ergibt bei der photographischen Aufnahme ein Kontinuum, das von der Rotgrenze des verwendeten panchromatischen Films (), ca. 6600 Ä) bis ins nahe Ultraviolett reicht und drei Schwärzungsmaxima auf-

1 V g l . E . N . HARVEY, J . A m e r . C h e m . S o c . 6 1 , 2 3 9 2 [ 1 9 3 9 ] . 2 V . L . LEWSCHIN U. S. N . RSCHEVKIN, C . R . A c a d . Se i . U S S R

( N . S . ) 16 , 3 9 9 [ 1 9 3 8 ] ,

A b b . 1. „ D i m e n s i o n s l o s e " K r ü m m u n g Re(f Br be i verschie-d e n e m M i t t e l p u n k t a b s t a n d a d e r v ier Stäbe. D i e a u s g e z o g e n e

K u r v e ist gerechnet mit r0/Rv(f = 0 , 0 4 7 .

Es wurden auch Messungen mit nicht vollständig eingefahrenen Stäben durchgeführt; dieser Fall ist von besonderem Interesse, da er einer mathematischen Be-handlung nicht zugänglich ist. Die Impulsmethode ist geeignet, derartige Fragen empirisch zu lösen.

Herrn Professor W I R T Z danke ich für die freundliche Unterstützung dieser Arbeit. Den Herren W . H Ä F E L E

und J . U. K O P P E L verdanke ich anregende Diskussionen.

4 K . H . B E C K U R T S , Z . N a t u r f o r s c h g . 1 1 a , 8 8 0 [ 1 9 5 6 ] .

weist, die der spektralen Empfindlichkeit des Aufnahme-materials entsprechen. Bei elektrolythaltigen Lösungen ist das Kontinuum im sichtbaren Spektralbereich sehr verstärkt, sonst aber unverändert. Der Wechsel vom Xenon zum Krypton ergab bei spektroskopischer Beob-achtung keinen Unterschied der verstärkten Kontinua. Mit einer geeigneten Lichtfilteranordnung ergibt sich allerdings, daß bei Salzzusatz das Sichtbare gegenüber dem UV deutlich angehoben wird. Hierbei macht es kei-nen Unterschied, ob die Lösungen mit Xenon, Krypton oder Argon gesättigt sind.

Die Frequenz des Ultraschalls und seine Intensität be-einflussen nur die absolute Helligkeit des Leuchtens, in keiner Weise aber dessen spektrale Verteilung. Bei gleicher Intensität scheint die Helligkeit des einzelnen Leuchtvorgangs mit abnehmender Frequenz stark zu-zunehmen.

Neben den stets beobachteten Kontinua treten bei fast allen Alkali- und Erdalkalisalzen Linien der entspre-chenden Flammenspektren auf. Die folgenden Linien, bei denen es sich stets um den Übergang nS->-nP (n = Hauptquantenzahl des Grundzustandes) handelt, konnten im Spektrum der Sonolumineszenz der mit Xenon gesättigten wäßrigen Lösungen der entsprechen-den Chloride nachgewiesen werden:

Li l = 6708 Ä , Na l = 5890 bzw. 5896 Ä , Ca k = 4227 Ä , Sr l = 4607 Ä , Ba X = 5536 Ä .

3 H . FRENZEL U. H.SCHULTES, Z . P h y s . C h e m . B 2 7 , 421 [ 1 9 3 4 ] ,