Реактор на быстрых нейтронах

Реактор на быстрых нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержанияцепной ядерной реакции нейтроны с энергией > 10⁵ эВ.

Принцип действия

В активную зону и отражатель реактора на быстрых нейтронах входят в основном тяжёлые материалы. Замедляющие ядра вводят в активную зону в составе ядерного топлива (карбид урана UC, двуокись плутония PuO₂ и пр.) и теплоносителя. Концентрацию замедлителя в активной зоне стремятся уменьшить до минимума, так как лёгкие ядра смягчают энергетический спектр нейтронов. Прежде чем поглотиться, нейтроны деления успевают замедлиться в результате неупругих столкновений с тяжёлыми ядрами лишь до энергий 0,1—0,4 МэВ.

Сечение деления в быстрой области энергий не превышает 2 барн. Поэтому для осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах необходима высокая концентрация делящегося вещества в активной зоне — в десятки раз больше концентрации делящегося вещества в активной зоне реактора на тепловых нейтронах. Несмотря на это, проектирование и строительство дорогостоящих реакторов на быстрых нейтронах оправданно, так как на каждый захват нейтрона в активной зоне такого реактора испускается в 1,5 раза больше нейтронов деления, чем в активной зоне реактора на тепловых нейтронах. Следовательно, для переработки ядерного сырья в реакторе на быстрых нейтронах можно использовать значительно бо́льшую долю нейтронов. Это главная причина, из-за которой проводят широкие исследования в области применения реакторов на быстрых нейтронах.

Отражатель реакторов на быстрых нейтронах изготовляют из тяжёлых материалов: ²³⁸U, ²³²Th. Они возвращают в активную зону быстрые нейтроны с энергиями выше 0,1 МэВ. Нейтроны, захваченные ядрами ²³⁸U, ²³²Th, расходуются на получение делящихся ядер ²³⁹Pu и ²³³U.

Мощность реактора регулируется подвижными тепловыделяющими сборками, ТВЭЛами со стержнями из природного урана или тория. В небольших реакторах более эффективен как регулятор подвижный отражатель: ходом цепной реакции управляют, изменяя утечку нейтронов. Если слой отражателя удалять из реактора, то утечка нейтронов увеличивается, вследствие чего тормозится развитие цепного процесса, и наоборот. Наиболее эффективны подвижные слои отражателя на границе с активной зоной.

Выбор конструкционных материалов для реакторов на быстрых нейтронах практически не ограничивается сечением поглощения, так как эти сечения в области быстрых энергий у всех веществ очень малы по сравнению с сечением деления. По этой же причине захват нейтронов продуктами деления мало влияет на загрузку ядерного топлива в реактор.

25. Классификация аварийных ситуаций на аэс.( методичка стр 92)

Классификация аварийных ситуаций на АЭС

В 1989 г. под эгидой Международного агентства по атомной энергии

(МАГАТЭ) была разработана шкала тяжести событий на АЭС, как средст-

во для информирования общественности (по аналогии со стихийными бед-

ствиями).

С сентября 1990 г. данная шкала внедрена в нашей стране. Шкала

МАГАТЭ содержит 7 уровней:

1. Малые происшествия на АЭС

2. Происшествия средней тяжести

3. Серьезные происшествия

4. Аварии в пределах АЭС

5. Аварии с риском для окружающей

6. Тяжелые аварии

7. Глобальная авария (катастрофа)

Первые три уровня – это происшествия, не связанные с выходом РВ за пределы гермооболочки.

Последние четыре уровня – это аварии, представляющие значимую опасность для здоровья персонала и населения, а также для окружающей среды.

Рассмотрим это на следующих примерах:

1. Чернобыльская катастрофа – беспрецедентная авария в атомной энер-

гетике, приведшая к крупномасштабным воздействиям на окружающую

среду и здоровье населения в целом регионе. Поэтому она относится к

наивысшему, седьмому уровню шкалы.

2. В 1979 г. произошла авария в США на АЭС “Тримайл-Айленд”, в хо-

де которой было серьезное повреждение активной зоны реактора. Несмот-

ря на это выброс РВ за пределы станции был незначительным, что дает ос-

нование классифицировать эту аварию пятью баллами.

По границе распространения радиоактивного выброса аварии можно

разделить на два типа:

1. Местную – это авария 4-го уровня.

2. Общую радиационную аварию – это аварии 5-7-го уровней.

При местной аварии радиоактивное заражение местности ограничено

территорией АЭС, т.е. санитарно-защитной зоной.

К этому типу аварий относятся все так называемые проектные аварии,

включая и МПА.

При общей радиационной аварии радиоактивное облако выходит за пределы санитарно-защитной зоны. К этому типу аварий относятся все запроектные аварии.

Поскольку для запроектной аварии в проекте АЭС не предусмотрены

технические средства их подавления, безопасность персонала станции и

населения обеспечивается заранее планируемыми организационными ме-

роприятиями. При планировании и проведении мероприятий по защите на-

селения следует руководствоваться “Критериями вмешательства на загряз-

ненных территориях” – Нормы радиационной безопасности НРБ-96,

Гигиенические нормативы Гн. 2.6.1.054-96. Госкомсанэпиднадзор РФ [27].

Основными факторами радиационного воздействия на население в слу-

чае аварии ядерного реактора являются γ-излучения, вклад α-излучения

пренебрежимо мал (если не произошел значительный выброс плутония).

При поступлении во внешнюю среду только РБГ радиационная опасность

обусловлена только внешним излучением от радиоактивного облака. Вслучае выброса смеси продуктов деления наибольшую опасность пред-

ставляют радиоактивный йод, особенно в первые недели после аварии.

В результате аварийного выброса в атмосферу возможны следующие

виды радиационного воздействия на население:

а) внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака;

б) внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных аэрозолей (ингаляционная опасность);

в) контактное облучение вследствие радиоактивного загрязнения кожного покрова и одежды;

г) внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий и т.п.;

д) внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды.