Регулирование реактора. Способы управления цепной реакцией деления. Конструкция органов регулирования ядерных реакторов, страница 2

*  Приведено для сравнения с  поглощающими материалами (сплав циркалой-2  содержит около 98%  Zr,   1.5%  Sn,   0,15%  Fe,    0, 10% Сr и  0,05%  Ni) .

11.2. Материалы органов регулирования

Ядерные свойства материала органа регулирования — одна из главных его характеристик. Основная функция активного элемента органа регулирования - поглощение нейтронов, как уже указывалось, требует применения материалов, обладающих возможно большим сечением захвата нейтронов при тех энергиях, которые присущи большей части нейтронов в активной зоне реактора. С этой, точки зрения выбор материала-поглотителя для реакторов на быстрых и на тепловых нейтронах не идентичен. Например, в реакторах на быстрых нейтронах эффективность кадмия как поглотителя нейтронов не превышает эффективности большинства других конструкционных материалов В общем случае поглощение нейтронов может происходить в результате реакций захвата нейтрона с излучением g-квантов — реакция (n, g), и захвата нейтрона с испусканием (a-частиц — реакция (n,a). Последняя реакция сопровождается выделением большого количества тепла, поэтому к выбору материала регулирующего стержня надо подходить с учетом этого тепловыделения, а также обусловленного торможением продуктов ядерной реакции в стержне. Материалы - поглотители   должны  удовлетворять  следующим   требованиям:

1.  Обеспечивать постоянную эффективность органа регулирования при длительной работе его в активной зоне реактора. На первый взгляд это требование может показаться невыполнимым, поскольку поглотитель выгорает. Однако это не так. Геометрические размеры поглотителя и плотность ядер элемента - поглотителя в нем выбираются такими, что орган регулирования представляет собой для нейтронов  абсолютно черное тело, т.  е. нейтроны данной энергии не проникают  вглубь,   а  поглощаются  только  поверхностными    слоями    поглотителя. По мере выгорания поверхностных слоев органа регулирования нейтроны получают  возможность проникать  все глубже и  глубже.  Изменение эффективности поглощения органа регулирования в этом случае зависит только от изменения геометрических размеров.