Пусковой источник нейтронов - Startup neutron source
Пусковой источник нейтронов - это источник нейтронов, используемый для стабильного и надежного инициирования цепной ядерной реакции в ядерных реакторах , когда они загружены свежим ядерным топливом , нейтронный поток которого от спонтанного деления недостаточен 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 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 топливных стержней .
Источники важны для безопасного запуска реактора. Спонтанное деление и космические лучи служат слабыми источниками нейтронов, но они слишком слабы, чтобы приборы реактора могли их обнаружить; их использование может привести к «слепому» запуску, что является потенциально опасным 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 в сильно подкритическом состоянии, а именно во время пусков.
Источники могут быть двух типов:
-
Первичные источники , используемые 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
При использовании первичных источников плутоний-238 / бериллий они могут быть прикреплены к регулирующим стержням, которые извлекаются из реактора при включении его питания, или покрыты кадмиевым сплавом, непрозрачным для тепловых нейтронов (уменьшая трансмутацию плутония-238). 238 путем захвата нейтронов), но прозрачной для быстрых нейтронов, создаваемых источником.
-
Вторичные источники , изначально инертные, становятся радиоактивными и вырабатывают нейтроны только после активации нейтронов 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 - источник
Цепная реакция в первом критическом реакторе КР-1 была инициирована радий-бериллиевым источником нейтронов. Аналогичным образом, 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.