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Brüten,

 

1) Biologie: Erwärmen der Eier durch die Körperwärme des Elterntieres, aber auch durch Sonneneinstrahlung oder Zersetzung organischem Materials bis zum Ausschlüpfen der Jungen. Die meisten Vögel brüten die Eier in einem Nest durch die eigene Körperwärme aus; dazu entsteht zur Brutzeit durch Hormonwirkung der nahezu federfreie, stark durchblutete, den Eiern aufliegende Brutfleck. Bei den meisten Vogelarten brütet nur das Weibchen. Bei Möwen, Steißhühnern, Kampfwachteln, Emu, Kasuar und einigen Watvögeln brütet nur das Männchen; meist aber bleibt es am Brüten unbeteiligt. Kleine Singvögel brüten 10-14, der Emu 58, große Albatrosarten 80 Tage lang. Einige Vogelarten (z. B. Großfußhühner) und die Kriechtiere lassen die Eier entweder im Sand oder z. B. in einem gärenden Laubhaufen ausbrüten. Bei den Eier legenden Säugern wird entweder in einer Bruttasche oder auch in einem Nest ausgebrütet. (Brutfürsorge, Brutpflege)

 

Brüten beim Hausgeflügel: Bruteier sollen nicht älter als 10 Tage sein. Bis zum Brüten werden sie liegend aufbewahrt, täglich gewendet und vor Erschütterungen geschützt. Brutzeiten: Hühner 20-21, Perlhühner 25-27, Puten 28-30, Enten 26-29, Gänse 28-33, Tauben 17-18 Tage. Die Brutwärme soll 38-40 ºC betragen. In allen größeren Legebetrieben werden zum Brüten meist Brutapparate verwendet.

 

 2) Kerntechnik: die in Kernreaktoren ablaufende Umwandlung (Konversion) von natürlich vorkommenden Nukliden hoher Ordnungszahl (Z ≧ 90), deren Atomkerne nicht von thermischen Neutronen gespalten werden, durch neutronenaktivierte Kernreaktionen in als Kernbrennstoff verwendbare spaltbare Nuklide; die dabei eingesetzten nicht spaltbaren Nuklide werden als Brutstoffe bezeichnet. Das für Kernspaltungen benutzte natürliche Uran besteht zu 99,3 % aus dem Nuklid (Uranisotop) ²³⁸U und zu 0,7 % aus dem Nuklid ²³⁵U. Nur Letzteres ist durch thermische Neutronen spaltbar. Fangen jedoch ²³⁸U-Kerne jeweils ein Neutron ein, so werden sie unter Aussendung von Gammastrahlung in Atomkerne des Uranisotops ²³⁹U umgewandelt, die sich durch zweimaligen Betazerfall zuerst in Atomkerne des Neptuniumisotops ²³⁹Np und dann des Plutoniumisotops ²³⁹Pu umwandeln, von denen die Letzteren wiederum durch thermische Neutronen spaltbar sind (Uran-Plutonium-Brutprozess oder -Zyklus). Neben dem Nuklid ²³⁸U lässt sich auch das Nuklid (Thoriumisotop) ²³²Th zum Brüten verwenden. Die ²³²Th-Kerne gehen durch Neutroneneinfang und anschließende Aussendung von Gammaquanten in Kerne des Thoriumisotops ²³³Th über. Diese gehen durch Betazerfall mit einer Halbwertszeit von 23,5 min in Kerne des Protactiniumisotops ²³³Pa über, die ihrerseits durch weiteren Betazerfall mit einer Halbwertszeit von 27,4 Tagen in spaltbare Kerne des Uranisotops ²³³U übergehen (Thorium-Uran-Brutprozess oder -Zyklus). Da aber ²³³Pa einen hohen Einfangquerschnitt für Neutronen hat, geht es bei einer hohen Neutronenflussdichte, d. h. großer Leistungsdichte im Reaktorkern, wegen seiner langen Lebensdauer häufig schon vorher durch Neutroneneinfang in das Protactiniumisotop ²³⁴Pa und durch anschließenden Betazerfall in das nicht spaltbare Uranisotop ²³⁴U über und ist dann für den Brutprozess verloren.

 

Die Bezeichnung Brüter oder Brutreaktoren verwendet man für Reaktoren, die mehr spaltbares Material erzeugen, als sie verbrauchen. Falls solche Reaktoren eine andere Substanz erzeugen, als sie verbrauchen, nennt man sie auch Konverter. Dieser Ausdruck wird im Allgemeinen aber nur dann verwendet, wenn weniger spaltbare Substanz entsteht als verbraucht wird. Der Konversionsfaktor (Konversionsrate) ist das Verhältnis der Anzahl von gewonnenen Spaltstoffkernen zur Anzahl der verbrauchten. Ist der Konversionsfaktor > 1, spricht man vom Brutfaktor (Brutrate). Für ein in einem spaltbaren ²³⁵U-Kern absorbiertes thermisches Neutron entstehen im Mittel maximal 2,08 schnelle Neutronen. Da ein Neutron zur Aufrechterhaltung der Kettenreaktion gebraucht wird, stehen nur 1,08 Neutronen zum Brüten zur Verfügung, d. h., der Konversionsfaktor ist für einen thermischen Reaktor mit ²³⁵U als Kernbrennstoff maximal 1,08. Wegen der unvermeidbaren Neutronenverluste durch Absorption, insbesondere im Kühlmittel, im Moderator, in den Brennstoffhüllen und Abstandshaltern, sowie durch Diffusion über die Oberfläche des Reaktorkerns nach außen ist er in der Praxis geringer und liegt bei Werten zwischen 0,6 und 0,8. Die Zahl der entstehenden schnellen Neutronen für ein in einem ²³⁹Pu-Kern absorbiertes schnelles Neutron beträgt im Mittel 2,7, sodass bei einem »schnellen« Brutreaktor (Spaltung v. a. durch schnelle Neutronen) mit Plutoniumzyklus theoretisch der maximale Konversionsfaktor 1,7 wird. In der Praxis werden jedoch nur Werte zwischen 1 und 1,3 erreicht. Als Brutgewinn bezeichnet man den Überschuss von gewonnenem über den verbrauchten Spaltstoff. Er ist gleich dem Konversionsfaktor minus eins. Die Brutzone ist der Bereich des Reaktors, in dem sich Brutmaterial befindet. Sie liegt innerhalb der Spaltzone oder außerhalb in einem Brutmantel (Blanket), der rings um die Spaltzone angeordnet ist.