Подкритическое и критическое состояние реактора

Для осуществления цепной реакции в активной зоне необходимо иметь исходный нейтрон, начинающий процесс деления. В неработающем реакторе со свежезагруженным топливом источниками таких нейтронов являются:

1) спонтанное деление ядер топлива.

· удельная скорость спонтанного деления ²³⁸U – 6,96

· удельная скорость спонтанного деления ²³⁵U в 22 раза меньше;

2) нейтроны космического излучения: на уровне моря

Если ядерный реактор уже работал, в нем накапливаются g - активные нуклиды. При наличии в активной зоне бериллия или тяжелой воды на их ядрах имеет место фотонейтронная (g n) реакция.

Кроме того, в работающем реакторе накапливаются спонтанно делящиеся трансурановые элементы гафний, америций и другие.

Рис 4.5. Изменение потока нейтронов в подкритическом и критическом состояниях реактора

При необходимости используются искусственные источники нейтронов, представляющие собой смесь a - излучателей с нуклидами, имеющими низкий порог реакции выбивания нейтрона. При пусках ядерных реакторов используются источники интенсивностью 10⁶ ¸ 10⁷ .

На рис.4.5 предполагается, что внутренний источник нейтронов в активной зоне отсутствует или что им можно пренебречь, (например, при наборе критической массы из свежих ТВС).

Из этого выражения следует, что по мере приближения к критическому состоянию скорость нарастания плотности нейтронов быстро увеличивается, хотя скорость уменьшения степени подкритичности остается постоянной.

Эту важную особенность кинетики размножения нейтронов нужно иметь в виду для обеспечения безопасности при пуске реактора.