Накопление и выведение Xe-135

Ксенон – 135 образуется как, непосредственно в реакции деления (с выходом () около 0,003), так и в цепочке радиоактивного распада Te¹³⁵:

Выход ¹³⁵Te при делении ²³⁵U ~ 0,06. Таким образом, основным каналом образования ¹³⁵Xe (~ 95%) является распад ¹³⁵Te. Скорость изменения концентрации ¹³⁵Xe связана со скоростью изменения ¹³⁵I, являющегося непосредственным ядром-предшественником Xe¹³⁵, и определяется из баланса:

(скорость накопления ¹³⁵Xe) = (скорость распада ¹³⁵I) – (скорость распада ¹³⁵Xe) – (скорость выгорания ¹³⁵Xe)

(7.5)

Здесь , – постоянные распада ¹³⁵I и ¹³⁵Xe, соответственно, , - микроскопическое сечение поглощение теплового нейтрона Xe¹³⁵, Ф – поток тепловых нейтронов. В уравнении (7.5) образование ¹³⁵Xe непосредственно из реакции деления не учитывается ввиду его малого выхода. Последний член уравнения (7.5) отражает процесс выведения ¹³⁵Xe из активной зоны реактора в результате ядерной реакции

¹³⁵Xe + n → ¹³⁶Xe + γ

Значение концентрации йода , необходимое для расчета скорости изменения концентрации ¹³⁵Xe, также определяется из балансового уравнения (при этом, учитывая маленький период полураспада ¹³⁵Te, принято считать, что ядра ¹³⁵I образуются непосредственно в реакции деления):

(скорость изменения концентрации ¹³⁵I) = (скорость образования ядер ¹³⁵I из реакции деления) – (скорость распада) – (скорость выгорания).

Или:

(7.6)

где - выход в реакции деления ядер ¹³⁵Te, - микроскопическое сечение деления U⁵, N₅ – концентрация U⁵. В уравнении (7.6) поглощением нейтронов нуклидом ¹³⁵I пренебрегается, ввиду малого сечения этого процесса.

Решение уравнений (7.5) и (7.6) для концентрации ¹³⁵Xe, при условии его нулевой начальной концентрации, есть:

(7.7)

После пуска реактора концентрация ¹³⁵Xe резко возрастает и через ~ 20 часов достигает своего равновесного (или стационарного, т.е. не меняющегося во времени при низменной мощности) уровня. Равновесное значение концентрации ¹³⁵Xe можно легко получить из уравнений (7.5) и (7.6). Положив …и , получим:

(7.8)

Из выражения (7.8) следует, что равновесная концентрация ¹³⁵Xe растет (но не прямо пропорционально) росту потока нейтронов (т.е. мощности реактора). При больших значениях потока нейтронов (Ф ~ 10¹⁴ н/см² с) концентрация ¹³⁵Xe перестает зависеть от потока и равна