А) Отравление самарием

При анализе отравления и шлакования реактора выделяют обычно (наряду с 135Хе) накопление стабильного изотопа самария 149Sm, обладающего высоким сечением поглощения тепловых нейтронов и сравнительно заметным выходом. Накапливается он в результате радиоактивного распада неодима 149Nd, образующегося при делении урана с вероятностью выхода с p(Nd)Pm= 0,013. Цепочка, по которой образуется 149Sm, следующая:

 

 

В отличие от ксенона самарий устойчив и по установившейся терминологии должен был бы относится к шлакам. Однако благодаря высокому сечению поглощения тепловых нейтронов при сравнительно больших плотностях потоков [Ф > 1013 нейтр/(см2×с)] концентрация его достигает равновесного значения, и в этом смысле действие 149Sm на реактивность проявляется аналогично 135Хе. Поэтому наряду с отравлением ксеноном говорят об отравлении самарием.

Если в указанной цепочке пренебречь наличием неодима, у которого период полураспада мал по сравнению с периодом полураспада прометия, то изменение концентрации последнего определяется уравнением

 

, (6.11)

 

где - концентрация ядер 149Pm, см-3; pPm = 0,013 – выход прометия при делении; - макроскопическое сечение деления ядерного топлива, см-1; Ф – плотность потока тепловых нейтронов, нейтр/(см2×с).

В (6.1) опущен член, содержащий убыль прометия вследствии поглощения нейтронов, так как мало. Решение уравнения (6.1) приводит к выражению представляющему собой увеличение концентрации 149Pm после пуска реактора:

 

(6.12)

 

При неограниченном увеличении времени t экспонента в (6.12) стремится к нулю, а концентрация принимает равновесное значение, определяемое соотношением

 

(6.13)

 

Поскольку = 3,6×10-6 с-1, то равновесная концентрация наступает примерно через 10 суток

Изменение концентрации самария определяется следующим выражением:

 

, (6.14)

 

в котором первый член в правой части определяет накопление самария за счет радиоактивного распада прометия, второй – убыль самария за счет захвата нейтронов. В (6.14) – концентрация ядер 135Sm, см-3.

Решив данное уравнение, получим следующее выражение для изменения концентрации 135Sm:

 

(6.15)

 

Поскольку самарий обладает весьма большим сечением поглощения тепловых нейтронов (5×104 б), то при работе реактора со сравнительно высокой плотностью потока нейтронов Ф0 концентрация самария достигает равновесного значения, равного

, (6.16)

а равновесное отравление самарием определяется выражением

 

. (6.16)

 

Равновесное отравление самарием наступает значительно позже, чем равновесное отравление ксеноном, а по абсолютному значению оно приблизительно в 5 раз меньше, чем предельное равновесное отравление ксеноном, что следует из табл. 6.2.

 

Таблица 6.2. Равновесное отравление самарием и ксеноном

Обогащение x, % 0,714 (природны уран)
0,0072 0,094 0,0099 0,0112
0,035 0,045 0,048 0,054

 








Дата добавления: 2015-11-28; просмотров: 1879;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.