2017-10-31
1288
Регулирование размножения нейтронов в тепловых ядерных реакторах осуществляется с помощью поглощающих нейтроны органов регулирования. В них используются материалы хорошо поглощающие нейтроны.
Вывод поглотителя из активной зоны приводит к увеличению числа нейтронов. Мощность увеличивается при введении поглотителя, уменьшается число нейтронов в реакторе – уменьшается мощность. В случае возникновения аварийных ситуаций, требующих экстренной остановки реактора, используются специальные устройства – органы аварийной защиты.
Выбор материала для регулирования и аварийной защиты – ответственная задача. Основными требованиями к такому материалу являются:
- материал должен эффективно поглощать те нейтроны, доля которых в энергетическом спектре максимальна (т.е., если это реакторы на тепловых нейтронах, то поглощать надо тепловые нейтроны);
- поглощающая способность материала должна оставаться практически неизменной;
- не должен менять своих механических и теплофизических характеристик под действием реакторного облучения и высоких температур.
Для органов управления и защиты используются следующие материалы, см.табл.
Таблица
| Материал | Сечение по- глощения  тепловых нейтронов
| Реакция | Т плавления,
|
Бор ( )
| ( )
| ||
Кадмий ( )
| ( )
| ||
Гафний 
| - «- | ||
Гадолиний 
| - «- | ||
Европий 
| - «- |
Наиболее часто в ядерной энергетике применяют в качестве материала поглотителя:
.
Реакция идет по двум каналам. Причем второй канал производит ядро прития, который является радиоактивным с периодом полураспада ~ 12 лет.
Как видно, в результате взаимодействия бора с нейтронами образуются альфа-частицы, обладающие большой кинетической энергией и малой длиной пробега, поэтому полготители, изоготовленные из бора или его соединений, нагреваются и требуют организации их охлаждения.
Использование бора для регулирования ЯР обусловлено достаточно большим сечением поглощения нейтронов в широком диапазоне энергий, доступностью и относительно низкой стоимостью.
В органах управления, как правило, используются карбид бора B4C, спрессованный в таблетки или брикеты, помещенные в оболочку из стали.
Из редкоземельных поглотителей нейтронов особого внимания заслуживает европий, обладающий двумя очень важными положительными качествами. В процессе работы реактора он незначительно изменяет свою поглощающую способность. В процессе поглощения нейтронов 
последовательно переходит из одного изотопного состояния в другое, при этом почти не меняет поглощающей способности. Во-вторых, на ядрах европия идет реакция (), в результате чего энергия, уносимая g-квантами, рассеивается во всем объеме реактора, а не выделяется в нейтронопоглощающем материале.
