водоочищення і їх обладнання, сама захист реактора. В
Рис.1 Джерела нейтронів.
Джерела нейтронів в активній зоні працюючого реактора можна підрозділити на чотири групи:
В· миттєві нейтрони, тобто нейтрони, які супроводжують процес розподілу ядер пального;
В· запізнілі нейтрони - испускаются сильно збудженими ядрами осколків розподілу;
В· нейтрони активації - испускаются при радіоактивному розпаді продуктів деяких ядерних реакцій;
В· фотонейтрони - утворюються в результаті (Оі, n)-реакцій на деяких ядрах.
Найбільший внесок у дозу опромінення, при роботі реактора на потужності, вносять миттєві нейтрони.
Джерела нейтронів. Миттєві нейтрони утворюються практично одночасно з розподілом ядра. Середнє число миттєвих нейтронів при розподілі 235 U, 233 U, 239 Pu одно 2,5 В± 0,03, 2,47 В± 0,03 і 2,9 В± 0,04 відповідно. Запізнілі нейтрони утворюються в кількості, істотно меншій (0,002 - 0,007 нейтр./ділення), і испускаются деякими продуктами поділу з періодами напіврозпаду 0,18 - 54,5 с.
Енергетичне розподіл миттєвих і запізнілих нейтронів описується різними емпіричними формулами, але частіше формулою:
(1)
де S (E n ) - кількість нейтронів.
E n - енергія нейтронів, МеВ.
У області енергій від 4 до 12 МеВ - найбільш важливою з точки зору радіаційної зашиті-спектр нейтронів поділу можна описати простою експонентою:
S (E n ) = 1,75 ехр (- 0,776 E n ), (2)
похибка цього співвідношення не більше 15%.
Для цілей радіаційного захисту необхідно мати інтегральний спектр нейтронів поділу, тобто кількість нейтронів в спектрі нейтронів поділу (1) з енергією, що перевищує E n :
(3)
Для профілактичної роботи спектр нейтронів поділу (рис. 6.2) та інтегральний спектр нейтронів поділу (рис. 6.3) подають у вигляді таблиць, в яких S (E n ) і П‡ (О• n ) нормовані на одиницю. Найбільш ймовірна енергія нейтронів поділу 0,6 - 0,8 МеВ, а середня - 2 МеВ, максимальна приймається рівною 12 МеВ.
В
У результаті взаємодії нейтронів, що утворилися при поділі з ядрами елементів, входять до складу активної зони (пружне і непружне розсіювання, поглинання, ділення), спектр нейтронів поділу (рис. 6.2) деформується і набуває вигляду, показаний на рис. 4. В області енергій, відповідних групі швидких нейтронів, він практично не відрізняється від спектру нейтронів поділу, в проміжної області енергій - це спектр замедляющихся нейтронів, тобто 1/E n - спектр, а в тепловій і надтеплових областях енергії - спектр Максвелла. Природно, що на рис.4 показаний принциповий вид спектру, реальний залежить від складу активної зони, та інформацію про нього, так само як і про спектр нейтронів витоку з активної зони та їх кількості (щільності потоку нейтронів на поверхні активної зони), можна отримати з результатів розрахунку фізичних характеристик активної зони.
В
Рис. 4. Спектр нейтронів в активній зону ядерного реактора. <В
1.3 Захисні властивості матеріалів від нейтронного випромінювання
Захисні властивості матеріалів від нейтронного випромінювання визначаються їх замедляющей і поглинає здатністю, ступенем активації. Швидкі нейтрони найбільш ефективно сповільнюються речовинами з малим атомним номером, такими як графіт і водородсодержащие речовини (легка і важка вода, пластмаси, поліетилен, парафін). Для ефективного поглинання теплових нейтронів застосовуються матеріали, мають великий перетин поглинання: з'єднання з бором - борна сталь, Боралу, борний графить, карбід бору, а також кадмій і бетон (на лімонітових та інших рудах, що містять зв'язану воду).
Вода використовується не тільки як сповільнювач нейтронів, але і як захисний матеріал від нейтронного випромінювання внаслідок високої щільності атомів водню. Після зіткнень з атомами водню швидкий нейтрон сповільнюється до теплової енергії, а потім поглинається середовищем. При поглинанні теплових нейтронів ядрами водню по реакції H (n, Оі) D, виникає захватне Оі-випромінювання з енергією E = 2,23 МеВ. Захватне Оі-випромінювання можна значно знизити, якщо застосувати борованої воду. У цьому випадку теплові нейтрони поглинаються бором з реакції B (n, О±) Li, а захватне випромінювання має енергію E = 0,5 МеВ. Водяний захист виконують у вигляді заповнених водою секційних баків із сталі або інших матеріалів.
Кадмій добре поглинає нейтрони з енергією менше 0,5 еВ. Листовий кадмій товщиною 0,1 см знижує щільність потоку теплових нейтронів в 10 9 разів. При цьому виникає захватне Оі-випромінювання з енергією до 7,5 МеВ. Кадмій не має досить хорошими механічними властивостями. Тому частіше застосовують сплав кадмію зі свинцем, який поряд з хорошими захис...
