시동 중성자 소스

Startup neutron source
RBMK형 원자로 제어봉 배치도, 파란색=시동 중성자 공급원(12), 노란색= 원자로 바닥에서 나오는 제어봉 단축(12), 회색=압력관(1661), 녹색=제어봉(167), 빨간색=자동제어봉(12)

시동 중성자 선원은 원자로에서 핵 연쇄 반응의 안정적이고 신뢰할 수 있는 시작에 사용되는 중성자 선원으로, 신뢰할 수 있는 시동에는 자발적 핵분열로 인한 중성자 유속이 불충분하거나 장기간 정지한 후에 사용된다. 중성자 선원은 원자로 노심 내 중성자 모집단을 일정하게 최소화하고, 원활한 시동을 위한 충분한 양을 보장한다. 이들 원자로가 없으면 원자로는 너무 적은 수의 자체 생성 중성자(새로운 노심 또는 장시간 정지 후)를 가진 상태에서 기동하는 동안 급속한 전력 이탈을 겪을 수 있다.

시동 선원은 일반적으로 일부 연료봉 대신에 원자로 노심 내부의 일정한 간격 위치에 삽입된다.

이 공급원은 안전한 원자로 시동을 위해 중요하다. 자발적 핵분열과 우주선은 약한 중성자 선원으로 작용하지만, 이러한 선원은 원자로 계측기가 감지하기에 너무 약하다. 이러한 선원에 의존하면 잠재적으로 안전하지 않은 상태인 "맹목한" 출발을 초래할 수 있다.[1] 그러므로 선원은 그들이 생산하는 중성자 유속이 원자로 감시 계기에 의해 항상 검출될 수 있도록 배치된다. 원자로가 정지상태일 때 중성자 선원은 원자로가 운전가능한지 확인하기 위해 중성자 검출기를 감시하는 신호를 제공하는 역할을 한다.[2] 미임계 원자로에서 중성자 유속의 평형 수준은 중성자 선원 강도에 따라 달라진다. 따라서 매우 미임계 상태(즉, 시동 중)에서 원자로에 대한 제어를 유지하기 위해 최소의 선원 활성도가 보장되어야 한다.[3]

출처는 다음 두 가지 유형으로 구성될 수 있다.[4]

플루토늄-238/베릴륨 1차 선원을 활용할 경우, 원자로가 가동될 때 원자로에서 제거되는 제어봉에 부착하거나 카드뮴 합금으로 피복할 수 있는데, 이는 열 중성자에 불투명하지만(중성자 포획에 의한 플루토늄-238의 투과 감소) 선원에 의해 생산된 고속 중성자에 투명하다.[2]

  • 원래 불활성인 2차 선원은 원자로 내 중성자 활성화 후에만 방사능이 되고 중성자가 생성된다. 이것 때문에, 그것들은 덜 비싼 경향이 있다. 또한 열 중성자에 대한 피폭은 선원 활성을 유지하는 역할을 한다(방사성 동위원소는 모두 연소되어 중성자 플럭스로 생성된다).
    • Sb-Be 광전자 발생원; 안티몬은 원자로에서 방사능이 되고 강력한 감마선 방출(Sb의 경우 1.7 MeV)은 (1955,n) 반응에 의해 베릴륨-9과 상호작용하여 광자유트론을 제공한다. PWR 원자로에서 중성자 소스 로드 1개에는 안티몬 160g이 들어 있으며, 5-7년 동안 원자로에 머무른다.[6] 선원은 종종 베릴륨층으로 둘러싸인 안티몬 막대로 구성되고 스테인리스강으로 피복된다.[5][7] 안티몬-베릴륨 합금도 사용할 수 있다.

첫 번째 임계 원자로인 CP-1의 연쇄 반응은 라듐-베릴륨 중성자 선원에 의해 시작되었다. 마찬가지로, 현대의 원자로(시동 후)에서는 핵분열 생성물에서 발생하는 중성자 방출 지연은 조절 가능한 성장 시간을 산출하면서 증폭 반응을 지속하기에 충분하다. 이에 비해 폭탄은 즉각적인 중성자를 기반으로 하며 나노초 단위로 기하급수적으로 성장한다.

참조

  1. ^ Atomic Energy of Canada (1997). Canada enters the nuclear age: a technical history of Atomic Energy of Canada Limited. McGill-Queen's Press - MQUP. p. 224. ISBN 0-7735-1601-8.
  2. ^ a b 미국 특허 4,208,247 중성자 소스
  3. ^ "Microsoft Word - lecture25.doc" (PDF). Archived from the original (PDF) on June 29, 2011. Retrieved 2010-03-28.
  4. ^ Ken Kok (2009). Nuclear Engineering Handbook. CRC Press. p. 27. ISBN 978-1-4200-5390-6.
  5. ^ a b Integrated Publishing. "Neutron Sources Summary". Tpub.com. Retrieved 2010-03-28.
  6. ^ Karl-Heinz Neeb (1997). The radiochemistry of nuclear power plants with light water reactors. Walter de Gruyter. p. 147. ISBN 3-11-013242-7.
  7. ^ "Memorandum from Raymond L. Murray to Dr. Clifford K. Beck". Lib.ncsu.edu. Retrieved 2010-03-28.