Пусковой источник нейтронов

Схема стержня управления реактором типа РБМК ; синий = пусковые источники нейтронов (12), желтый = укороченные регулирующие стержни со дна реактора (32), серый = напорные трубки (1661), зеленый = регулирующие стержни (167), красный = стержни автоматического управления (12)

Пусковой источник нейтронов - это источник нейтронов, используемый для стабильного и надежного инициирования ядерной цепной реакции в ядерных реакторах, когда они загружены свежим ядерным топливом, чей поток нейтронов от спонтанного деления недостаточен для надежного запуска, или после длительных периодов останова. Источники нейтронов обеспечивают постоянную минимальную заселенность нейтронов в активной зоне реактора, достаточную для плавного пуска. Без них реактор может 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 регулярных расстояниях внутри активной зоны реактора вместо некоторых из топливных стержней.

. Источники важны для безопасного запуска реактора. Спонтанное деление и космические лучи служат слабыми источниками нейтронов, но они слишком слабые, чтобы приборы реактора могли их обнаружить; их использование может привести к «слепому» запуску, что является потенциально небезопасным состоянием. 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. 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 запуска.

Источники могут быть двух типов:

• Первичные источники, используется для запуска свежей активной зоны реактора; используются обычные источники нейтронов. Первичные источники удаляются из реактора после первой топливной кампании, обычно через несколько месяцев, поскольку захват нейтронов в результате потока тепловых нейтронов в работающем реакторе изменяет состав используемых изотопов и, таким образом, снижает их полезный срок службы в качестве источников нейтронов.
  • Калифорний-252 (спонтанное деление )
  • Плутоний-238 и бериллий, (α, n) реакция
  • америций-241 и бериллий, (α, n) реакция
  • полоний -210 и бериллий, (α, n) реакция
  • радий -226 и бериллий, (α, n) реакция

Когда используются первичные источники плутония-238 / бериллия, они могут быть прикреплены к стержням управления, которые извлекаются из реактора при включении его питания, или покрыты сплавом кадмий, который непрозрачен для тепловых нейтронов (снижает трансмутацию плутония-238 за счет захвата нейтронов), но прозрачен для быстрых нейтронов, производимых источником.

• Вторичные источники, изначально инертные, становятся радиоактивными и вырабатывают нейтроны только после активации нейтронов в реакторе. В связи с этим они, как правило, менее дороги. Воздействие тепловых нейтронов также служит для поддержания источника активность (радиоактивные изотопы как сжигаются, так и генерируются в потоке нейтронов).
  • Sb -Be фотонейтрон источник; антимо ny становится радиоактивным в реакторе, и его сильное гамма-излучение (1,7 МэВ для Sb) взаимодействует с бериллием-9 посредством реакции (γ, n) и дает фотонейтроны. В реакторе PWR один стержень нейтронного источника содержит 160 граммов сурьмы и остается в реакторе в течение 5–7 лет. Источники часто представляют собой стержень из сурьмы, окруженный слоем бериллия и облицованный нержавеющей сталью . Также можно использовать сплав сурьма-бериллий .

Цепная реакция в первом критическом реакторе CP-1 была инициирована радиий-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.