náhľad|421x421bod|Generácie neutrónov: urán-235 sa iniciujúcim tepelným neutrónom rozštiepi na bárium-144 a kryptón-89, pričom sa uvoľnia tri neutróny prvej generácie.2. generácia neutrónov: jeden spomalený tepelný neutrón rozštiepi ďalšie jadro uránu-235, čím vznikne stroncium-90 a xenón-144 a uvoľnia sa dva neutróny druhej generácie; druhý spomalený tepelný neutrón rozštiepi ďalšie jadro uránu-235, čím vznikne cézium-137 a rubídium-96, pričom sa uvoľnia tri neutróny druhej generície:Sumárne teda v druhej generácii vzniklo 5 neutrónov, v prvej generácii vznikli 3 neutróny: z toho vyplýva, že multiplikačný koeficinet je 5/3, čiže je vyšší ako jedna, teda reaktor je v nadkritickom stave Multiplikačný koeficient alebo multiplikačný faktor () je definovaný ako podiel počtu neutrónov v dvoch po sebe idúcich generáciách neutrónov:
, kde je mladšia generácia neutrónov a je staršia generácia neutrónov.
Multiplikačný koeficinet udáva priemerný počet neutrónov, ktoré sú na konci mladšej generácie neutrónov na jeden pôvodný neutrón staršej generácie.
Multiplikačný koeficient nekonečného prostredia Multiplikačný koeficient definovaný vyššie vychádza z predpokladu, že reaktor je nekonečne veľký, prípadne že sa využíva dokonalý reflektor neutrónov, čo by znamenalo, že nedochádza k stratám neutrónov z jadrového reaktora. Takto definovaný multiplikačný faktor sa nazýva multiplikačný faktor nekonečného prostredia a označuje sa :
Efektívny multiplikačný koeficient Efektívny multiplikačný koeficient popisuje realitu, že z reaktora unikajú neutróny, pričom vzťah k multiplikačnému faktoru nekonečného prostredia je daný pravdepodobnosťou P, že neutrón neunikne za reaktora.
Ak prepokladáme, že je 100 % pravdepodobnosť (P = 1), že žiadny neutrón neunikne z reaktora, tak efektívny multiplikačný koeficinet prechádza na multiplikačný koeficnet nekonečného prostredia:
V realite, že však existuje pravdepodobnosť úniku neutrónov z jadrového reaktora, čiže P je nižšie ako 1, čoho dôsledkom je, že efektívny multiplikačný faktor je menší ako multiplikačnýfaktor nekonečného prostredia:
Stavy jadrového reaktora v závislosti od multiplikačného faktora Podľa hodnoty efektívneho multiplikačného faktora sa rozoznávajú tri stavy jadrového reaktora: podkritický stav, kritický stav a nadkritický stav. Za bežnbej prevádzky reaktora sa udržiava kritický stav, pri odstavovaní reaktora z dôvodu údržby alebo výmeny paliva sa udržiava podkritický stav a nadkritický stav má význam pri nábehu reaktora pro generálnej oprave, výmene paliva. +Stav reaktoraTrend počtu neutrónov v generáciáchEfektívny multiplikačný faktorVyužitiePodkritický stav jadrového reaktoraV mladšej generácii neutrónov je menej uvoľnených neutrónov ako v staršej generácii; znižuje sa hustota neutrónového toku v jadrovom reaktoreOdstavovanie reaktoraKritický stav jadrového reaktoraV mladšej generácii neutrónov je rovnako uvoľnených neutrónov ako v staršej generácii; nemení sa hustota neutrónového toku v jadrovom reaktoreBežná prevázka reaktora na 100% výkoneNadkritický stav jadrového reaktoraV mladšej generácii neutrónov je viac uvoľnených neutrónov ako v staršej generácii; zvyšuje sa hustota neutrónového toku v jadrovom reaktoreNábeh reaktora
Časová závislosť efektívneho multiplikačného faktora Efektívny multiplikačný faktor je funkciou času:
V priebehu prevádzky dôjde k jeho znižovaniu (a prechodu reaktora do podkritického stavu) v dôsledku:
vyhorievania paliva, otrava spôsobená krátkožijúcimi fragmentmi štiepenia, ktorésú dobrými absorbátormi tepelných neutrónov, zastruskovanie reaktora: tvorba dlhožijúcich nuklidov, ktoré absorbujú tepelné neutróny.
Čím je v reaktore menej plaliva, tým je menšia pravdepodobnosť štiepenia nuklidu termálnym neutrónom, pretože je moenšia pravdepodobnosť, že dôjde ku kolícii termálneho neutrónu a štiepiteľného nuklidu.
Štiepením jadrového paliva dochádza ku vzniku fragmentov, ktoré sú sami o sebe dobrými absorbátormi neutrónov, čím znižujú množstvo neutrónov v mladšej generácii, čo sa preajaví poklesom efektívneho multiplikačného faktora. Podľa polčasu premeny sa tieto absorbujúce nuklidy rozdeľujú na strusky a otravné nuklidy.
Riešenie poklesu multiplikačného faktora v priebehu prevádzky Pokles reaktivity jadrového reaktora v dôsledku poklesu multiplikačného faktora sa riešia viacerými stratégiami:
znižovaním koncentrácie kyseliny boritej v chladive primárneho okruhu pomocou odpúšťania koncentrovanejšieho chladiva a doplňovania primárneho okruhu čistým kondenzátom, ktorý neobsahuje kyselinu boritú, pomalým dvíhaním havarijno-regulačno-kompenzačých kaziet (HRK kaziet), ktoré obsahujú bór v chemickej forme karbidu boritého (B4C3), ktorý absorbuje tepelné neutróny, vyhorievaním gadolínia v prútikoch s obsahom oxidu gadolinitého Gd2O3, ktoré sú symetricky v šesťuholníku umientnené v rohoch šesťuholníkovej palivovej kazety: gadolínium je absorbátor tepelných neutrónov, ktorý v priebehu prevádzky reaktora vyhorieva, čím sa zvyšuje reaktivita reaktora.
Referencie
Kategória:Jadrová fyzika