Пусковой источник нейтронов - Startup neutron source
Пусковой источник нейтронов это источник нейтронов используется для стабильного и надежного запуска ядерная цепная реакция в ядерные реакторы, когда они загружены свежими ядерное топливо, чья нейтронный поток от спонтанное деление недостаточно для надежного запуска или после длительных периодов простоя. Источники нейтронов обеспечивают постоянную минимальную заселенность нейтронов в активной зоне реактора, достаточную для плавного пуска. Без них реактор мог бы испытывать быстрые скачки мощности во время запуска из состояния со слишком небольшим количеством самогенерируемых нейтронов (новая активная зона или после длительного останова).
Источники запуска обычно вставляются на регулярные расстояния внутри активная зона реактора, вместо некоторых топливные стержни.
Источники важны для безопасного запуска реактора. Самопроизвольное деление и космические лучи служат в качестве слабых источников нейтронов, но они слишком слабы для обнаружения аппаратурой реактора; их использование может привести к «слепому» запуску, что является потенциально небезопасным состоянием.[1] Поэтому источники расположены таким образом, чтобы создаваемый ими нейтронный поток всегда можно было обнаружить с помощью приборов контроля реактора. Когда реактор находится в остановленном состоянии, источники нейтронов служат для подачи сигналов нейтронным детекторам, контролирующим реактор, чтобы гарантировать их работоспособность.[2] Равновесный уровень нейтронного потока в подкритическом реакторе зависит от мощности источника нейтронов; поэтому должен быть обеспечен определенный минимальный уровень активности источника, чтобы поддерживать контроль над реактором, когда он находится в сильно подкритическом состоянии, а именно во время пусков.[3]
Источники могут быть двух типов:[4]
- Основные источники, используемого для запуска свежей активной зоны реактора; обычный источники нейтронов используются. Первичные источники удаляются из реактора после первой топливной кампании, обычно через несколько месяцев, поскольку захват нейтронов в результате потока тепловых нейтронов в действующем реакторе изменяется состав используемых изотопов и, таким образом, сокращается их полезный срок службы в качестве источников нейтронов.
- Калифорний-252 (спонтанное деление )
- Плутоний-238 & бериллий, (α, n) реакция
- америций-241 & бериллий, (α, n) реакция
- полоний -210 и бериллий, (α, n) реакция
- радий -226 и бериллий, (α, n) реакция[5]
Когда плутоний-238 / используются первичные источники бериллия, они могут быть прикреплены к стержни управления которые извлекаются из реактора при включении питания или покрываются кадмий сплав, который непрозрачен для тепловых нейтронов (снижает трансмутацию плутония-238 за счет нейтронного захвата), но прозрачен для быстрые нейтроны произведено источником.[2]
- Вторичные источники, изначально инертные, становятся радиоактивными и вырабатывают нейтроны только после нейтронная активация в реакторе. Благодаря этому они, как правило, дешевле. Воздействие тепловых нейтронов также служит для поддержания активности источника (радиоактивные изотопы сжигаются и генерируются в потоке нейтронов).
- Sb -Быть фотонейтрон источник; сурьма становится радиоактивным в реакторе и его сильное гамма-излучение (1,7 МэВ для 124Sb) взаимодействуют с бериллий-9 реакцией (γ, n) и обеспечить фотонейтроны. В Реактор PWR один стержень нейтронного источника содержит 160 граммов сурьмы и остается в реакторе в течение 5–7 лет.[6] Источники часто представляют собой стержень из сурьмы, окруженный слоем бериллия и нержавеющая сталь.[5][7] Сурьма-бериллий сплав также можно использовать.
Цепная реакция в первом критическом реакторе, CP-1, был инициирован радий-бериллиевым источником нейтронов. Точно так же в современных реакторах (после запуска) испускания запаздывающих нейтронов из продуктов деления достаточно для поддержания реакции усиления, обеспечивая при этом контролируемое время роста. Для сравнения: бомба основана на немедленных нейтронах и экспоненциально растет за наносекунды.
использованная литература
- ^ Атомная энергия Канады (1997). Канада вступает в ядерную эру: техническая история компании Atomic Energy of Canada Limited. Пресса Макгилла-Куинса - MQUP. п. 224. ISBN 0-7735-1601-8.
- ^ а б Патент США 4208247 Источник нейтронов
- ^ «Microsoft Word - lecture25.doc» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 29 июня 2011 г.. Получено 2010-03-28.
- ^ Кен Кок (2009). Справочник по ядерной инженерии. CRC Press. п. 27. ISBN 978-1-4200-5390-6.
- ^ а б Комплексное издательское дело. «Сводка по источникам нейтронов». Tpub.com. Получено 2010-03-28.
- ^ Карл-Хайнц Неб (1997). Радиохимия АЭС с легководными реакторами. Вальтер де Грюйтер. п. 147. ISBN 3-11-013242-7.
- ^ «Меморандум Раймонда Л. Мюррея доктору Клиффорду К. Беку». Lib.ncsu.edu. Получено 2010-03-28.