Отравление Самарием-149

Самарий–149 (¹⁴⁹Sm) второй после ¹³⁵Xe продукт деления с высоким сечением поглощения тепловых нейтронов ( ~ 4,1∙10⁴ барн). Самарий-149 накапливается в результате радиоактивного распада неодима–149 (¹⁴⁹Nd), фрагмента деления урана, согласно цепочке:

Пренебрегая временем жизни ¹⁴⁹Nd и выгоранием ¹⁴⁹Pm уравнения для скорости изменения концентраций ¹⁴⁹Pm и ¹⁴⁹Sm можно записать:

(7.11)

(7.12)

где – выход ¹⁴⁹Pm, равный выходу ¹⁴⁹Nd в реакции деления ( = 0,013), с^-1 – постоянная распада ядер ¹⁴⁹Pm, - сечение поглощения тепловых нейтронов ядрами ¹⁴⁹Sm.

Решение уравнений (7.11) и (7.12) для станционного состояния ( и ) дает следующее выражение для равновесной концентрации ¹⁴⁹Pm и ¹⁴⁹Sm:

(7.13)

(7.14)

Из выражений (7.14) следует, что равновесная концентрация ¹⁴⁹Sm не зависит от величины потока нейтронов и может оцениваться как . В переходный процессах концентрация ¹⁴⁹Sm сильно изменяется, но при переходе в стационарный режим она возвращается к своему равновесному значению .

Время достижения равновесной концентрации ¹⁴⁹Sm определяется потоком нейтронов и оценивается как:

(7.15)

где - время достижения равновесной концентрации ¹⁴⁹Sm.

При остановке реактора (Ф = 0) скорость изменения концентрации ¹⁴⁹Sm зависит только от скорости распада накопленного ¹⁴⁹Pm:

(7.16)

Зависимость от времени отрицательной реактивности, обусловленной ¹⁴⁹Sm, во время работы реактора, его остановки и последующего пуска показана на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Зависимость реактивности от ¹⁴⁹Sm в переходных