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.
)→ 135Cs(2,6. 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. Tím snižuje multiplikační faktor pro
udržení rovnovážného chodu reakce musí regulační obvody postupně vysunovat absorbátory neutronů tzv.cz/JadRadFyzika3. setrvání, difuze) tepelného neutronu reakčním
prostředí; činí reaktorech větších rozměrů řádově 10-3s. okamžité neutrony, uvolňované ihned při štěpení.106let)→ 135Ba(stab. 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). 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.). bóru), rozpuštěné chladivu.)→ 135I(6,7hod.)→ 135Xe(9,2hod.RNDr. Bývá zpravidla 12-18
měsících provozu reaktoru. Pro otravu reaktoru největší význam nuklid 135Xe ("xenonová otrava"), částečně 149Sm. 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.
Vedle mechanismů okamžité regulace štěpné reakce probíhají aktivní zóně při delším provozu reaktoru určité změny
dlouhodobějšího charakteru, ovlivňující (většinou snižující) výtěžnost reakce.e t/T. Pro rychlé nouzové
zastavení štěpné reakce tím odstavení reaktoru slouží tzv.10. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. 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. Výměna palivových článků značně náročná práce. Nejčastějším způsobem jejich počátečního skladování je
umístění vodním bazénu reaktoru; voda zajišťuje nejen chlazení, ale poměrně účinné stínění před zářením. Vytvoří-li takové neutrony absorbující
zplodiny větším množství, porušují neutronovou rovnováhu reaktoru (snižují říkáme, dochází tzv. změnu multiplikačního faktoru 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.2 "Radioaktivita") nikdo nim nesmí přiblížit.e [(k-1)/τn]. 135Xe má
neobyčejně vysoký účinný průřez pro absorbci neutronů 3,5. Při tak malé časové
konstantě změny neutronového toku byly natolik prudké, řízení reaktoru bylo velmi obtížné.106 barnů (téměř dokonalý absorbátor neutronů!). havarijní tyče, které uvolňují nouzovým havarijním
signálem automaticky padají aktivní zóny vlastní tíží. 2,718-krát), je
přibližně dána vztahem τn/(k-1), kde průměrná doba života (resp. většiny typů pro tuto výměnu nutno odstavit reaktor, některé typy však umožňují
kontinuální výměnu paliva provozu. jednu setinu (|k-1|
=10-2) pokles nebo nárůst reakce reagoval časovou konstantou cca 10-3/10-2 0,1 sekundy. Tyto neutrony jsou emitovány zpožděním několika vteřin (střední doba tohoto
zpožďování neutronů asi 0,1s).
Dále, během štěpení vznikají nová jádra (štěpné produkty), nichž některá silně absorbují neutrony nahromadění
produktů štěpení palivových článcích tak může rovněž snižovat reaktivitu.
kompenzační tyče.htm (16 34) [15. Dalším
způsobem "suché" chlazení, kde palivové články umísťují speciálních kontejnerů naplněných héliem, kontejnery
jsou zvenku chlazeny vzduchem. Při štěpných reakcích však vznikají tzv. Články vytahují aktivní zóny
reaktoru pomocí dálkově ovládaných manipulátorů ihned zasunují silných stínících kontejnerů.
Když koncentrace štěpného materiálu poklesne natolik, štěpná reakce již neudržela ani při dostatečně
vytažených absorbčních tyčích, třeba takovéto vyhořelé palivové články nahradit novými. otravě
reaktoru.
Regulace okamžité rychlosti reakce tím výkonu reaktoru děje pomocí neutrony absorbujících regulačních tyčí,
poháněných servomotory řízenými elektronicky zpětné vazbě detektory neutronového toku. Především jasné, při štěpení
postupně klesá počet atomů štěpného materiálu, dochází "vyhořívání" paliva.2008 12:13:33]
. Tato dynamika se
však vztahuje tzv. 1.t (jak bylo odvozeno výše při obecném rozboru řetězové reakce), která zapsat jako Φ(t) Φo.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.
Časová konstanta (zvaná též perioda) reakce což doba, kterou počet neutronů změní e-krát (tj. Radioaktivní
rozpad štěpných produktů vyhořelých palivových článcích zpočátku tak intenzívní, uvolňuje teplo materiál se
zahřívá čerstvě vyhořelé palivové články nutno chladit.
opožděné neutrony, mající původ radioaktivních fragmentech štěpení nadbytkem neutronů, kterých zbavují
přeměnou nebo emisí neutronů. Další možností dlouhodobé regulace kompenzace vyhořívání paliva změna koncentrace vhodné
látky absorbující neutrony (např
