V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Tyto neutrony jsou emitovány zpožděním několika vteřin (střední doba tohoto
zpožďování neutronů asi 0,1s). většiny typů pro tuto výměnu nutno odstavit reaktor, některé typy však umožňují
kontinuální výměnu paliva provozu.
Vedle mechanismů okamžité regulace štěpné reakce probíhají aktivní zóně při delším provozu reaktoru určité změny
dlouhodobějšího charakteru, ovlivňující (většinou snižující) výtěžnost reakce. Pro otravu reaktoru největší význam nuklid 135Xe ("xenonová otrava"), částečně 149Sm.htm (16 34) [15. 135Xe má
neobyčejně vysoký účinný průřez pro absorbci neutronů 3,5. setrvání, difuze) tepelného neutronu reakčním
prostředí; činí reaktorech větších rozměrů řádově 10-3s.RNDr. Při
normálním provozu reaktoru výskyt 135Xe 135I rovnováze, probíhající štěpná reakce neustále produkuje nový 135I,
který částečně mění 135Xe ten pak 135Cs, častěji však absorbcí neutronu mění stabilní 136Xe. 135Cs ani 136Xe
http://astronuklfyzika. změnu multiplikačního faktoru např. Především jasné, při štěpení
postupně klesá počet atomů štěpného materiálu, dochází "vyhořívání" paliva. Další možností dlouhodobé regulace kompenzace vyhořívání paliva změna koncentrace vhodné
látky absorbující neutrony (např. Při štěpení 235U
vzniká sice přímo 135Xe jen nepatrném množství (0,3%), ale množství cca vzniká štěpný produkt 135Te 135I, jejichž
rozpad probíhá podle řady: 135Te(30s.106 barnů (téměř dokonalý absorbátor neutronů!). 2,718-krát), je
přibližně dána vztahem τn/(k-1), kde průměrná doba života (resp. okamžité neutrony, uvolňované ihned při štěpení. Radioaktivní
rozpad štěpných produktů vyhořelých palivových článcích zpočátku tak intenzívní, uvolňuje teplo materiál se
zahřívá čerstvě vyhořelé palivové články nutno chladit.2 "Radioaktivita") nikdo nim nesmí přiblížit.
Dále, během štěpení vznikají nová jádra (štěpné produkty), nichž některá silně absorbují neutrony nahromadění
produktů štěpení palivových článcích tak může rovněž snižovat reaktivitu. Toho využívá některých vodou chlazených reaktorů,
kde chladicí vody přidá cca kyseliny borité pak průběhu provozu vyhořívání paliva její koncentrace
postupně snižuje (ředěním čisté vody přiváděné primárního okruhu) prakticky nulu před výměnou paliva.)→ 135Xe(9,2hod. rozdíl nových
(čerstvých, nepoužitých) palivových článků, jejichž aktivita poměrně nízká (dlouhý poločas α-rozpadu uranu), jsou
vyhořelé palivové články vysoce radioaktivní (obsahují radionuklidy podstatně kratšími poločasy; aktivita nepřímo
úměrná T1/2, jak bylo odvozeno §1. Nejčastějším způsobem jejich počátečního skladování je
umístění vodním bazénu reaktoru; voda zajišťuje nejen chlazení, ale poměrně účinné stínění před zářením.
Regulace okamžité rychlosti reakce tím výkonu reaktoru děje pomocí neutrony absorbujících regulačních tyčí,
poháněných servomotory řízenými elektronicky zpětné vazbě detektory neutronového toku. Tato dynamika se
však vztahuje tzv.10. jednu setinu (|k-1|
=10-2) pokles nebo nárůst reakce reagoval časovou konstantou cca 10-3/10-2 0,1 sekundy.).
opožděné neutrony, mající původ radioaktivních fragmentech štěpení nadbytkem neutronů, kterých zbavují
přeměnou nebo emisí neutronů.e t/T.3 Jaderné reakce
Pro dynamiku řízení štěpné reakce jaderném reaktoru důležitá rychlost, jakou reaguje růst pokles počtu neutronů
v jednotlivých generacích tím intenzita štěpné reakce) změnu multiplikačního faktoru Časová dynamika
okamžitého toku neutronů tím rychlosti reakce okamžitého výkonu reaktoru, dána exponenciální závislostí Φ(t)
= Φo.106let)→ 135Ba(stab. Dalším
způsobem "suché" chlazení, kde palivové články umísťují speciálních kontejnerů naplněných héliem, kontejnery
jsou zvenku chlazeny vzduchem. asi letech, kdy aktivita materiálu dostatečně poklesne, palivové články umísťují
do meziskladů teprve mnoha letech ukládají definitivní centrální úložiště (pokud ovšem nepřikročí jejich
vhodnému dalšímu zpracování, viz níže).
kompenzační tyče. Při štěpných reakcích však vznikají tzv.2008 12:13:33]
.
Časová konstanta (zvaná též perioda) reakce což doba, kterou počet neutronů změní e-krát (tj.
Když koncentrace štěpného materiálu poklesne natolik, štěpná reakce již neudržela ani při dostatečně
vytažených absorbčních tyčích, třeba takovéto vyhořelé palivové články nahradit novými. Vytvoří-li takové neutrony absorbující
zplodiny větším množství, porušují neutronovou rovnováhu reaktoru (snižují říkáme, dochází tzv.e [(k-1)/τn]. Články vytahují aktivní zóny
reaktoru pomocí dálkově ovládaných manipulátorů ihned zasunují silných stínících kontejnerů. 1.t (jak bylo odvozeno výše při obecném rozboru řetězové reakce), která zapsat jako Φ(t) Φo. Při tak malé časové
konstantě změny neutronového toku byly natolik prudké, řízení reaktoru bylo velmi obtížné. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.cz/JadRadFyzika3.)→ 135I(6,7hod.)→ 135Cs(2,6. Pro rychlé nouzové
zastavení štěpné reakce tím odstavení reaktoru slouží tzv. Tím snižuje multiplikační faktor pro
udržení rovnovážného chodu reakce musí regulační obvody postupně vysunovat absorbátory neutronů tzv. havarijní tyče, které uvolňují nouzovým havarijním
signálem automaticky padají aktivní zóny vlastní tíží. Bývá zpravidla 12-18
měsících provozu reaktoru. Výměna palivových článků značně náročná práce. bóru), rozpuštěné chladivu. Tento fenomén způsobuje, střední doba života jedné generace neutronů podstatně
delší než doba difuze tepelných neutronů, což prodlužuje efektivní časovou konstantu reaktoru hodnoty řádově
10sec. otravě
reaktoru
