Start neutronkälla

Startneutronkälla är en neutronkälla som används för stabil och tillförlitlig initiering av kärnkedjereaktioner i kärnreaktorer , när de är laddade med färskt kärnbränsle , vars neutronflöde från spontan klyvning är otillräckligt för en tillförlitlig start, eller efter långa avstängningsperioder. Neutronkällor säkerställer en konstant minimal population av neutroner i reaktorhärden, tillräckligt för en smidig start. Utan dem kan reaktorn drabbas av snabba effektavvikelser under uppstart från tillstånd med för få egengenererade neutroner (ny kärna eller efter förlängd avstängning).

Startkällorna är vanligtvis insatta på regelbundet avstånd från varandra inuti reaktorhärden, istället för några av bränslestavarna .

Källorna är viktiga för säker reaktorstart. Den spontana fissionen och kosmiska strålarna fungerar som svaga neutronkällor, men dessa är för svaga för att reaktorinstrumenteringen ska kunna upptäcka; att förlita sig på dem kan leda till en "blind" start, vilket är ett potentiellt osäkert tillstånd. Källorna är därför placerade så att neutronflödet de producerar alltid kan detekteras av reaktorövervakningsinstrumenten. När reaktorn är i avstängt tillstånd tjänar neutronkällorna till att ge signaler för neutrondetektorer som övervakar reaktorn, för att säkerställa att de är i drift. Jämviktsnivån för neutronflödet i en subkritisk reaktor är beroende av neutronkällans styrka; en viss miniminivå av källaktivitet måste därför säkerställas för att behålla kontrollen över reaktorn när den är i starkt underkritiskt tillstånd, nämligen under uppstart.

Källorna kan vara av två typer:

• Primära källor , som används för start av en ny reaktorhärd; konventionella neutronkällor används. De primära källorna avlägsnas från reaktorn efter den första bränslekampanjen, vanligtvis efter några månader, eftersom neutroninfångning till följd av det termiska neutronflödet i en reaktor i drift ändrar sammansättningen av de använda isotoper, och därmed minskar deras livslängd som neutronkällor.
  • Californium-252 ( spontan fission )
  • Plutonium-238 & beryllium , (α,n) reaktion
  • americium-241 & beryllium, (α,n) reaktion
  • polonium -210 & beryllium, (α,n) reaktion
  • radium -226 & beryllium, (a,n) reaktion

När primära källor för plutonium-238 /beryllium används kan de antingen fästas på styrstavar som tas bort från reaktorn när den drivs, eller klädda i en kadmiumlegering , som är ogenomskinlig för termiska neutroner (minskar transmutation av plutonium- 238 genom neutroninfångning) men transparent för snabba neutroner som produceras av källan.

• Sekundära källor , ursprungligen inerta, blir radioaktiva och neutronproducerande först efter neutronaktivering i reaktorn. På grund av detta tenderar de att vara billigare. Exponering för termiska neutroner tjänar också till att upprätthålla källaktiviteten (de radioaktiva isotoperna både bränns och genereras i neutronflöde).
  • Sb - vara fotoneutronkälla ; antimon blir radioaktivt i reaktorn och dess starka gammaemissioner (1,7 MeV för ¹²⁴ Sb) interagerar med beryllium-9 genom en (γ,n)-reaktion och ger fotoneutroner . I en PWR-reaktor innehåller en neutronkällstav 160 gram antimon och stannar i reaktorn i 5–7 år. Källorna är ofta konstruerade som en antimonstav omgiven av berylliumskikt och klädd i rostfritt stål . Antimon-berylliumlegering kan också användas.

Kedjereaktionen i den första kritiska reaktorn, CP-1 , initierades av en radium-beryllium neutronkälla. På liknande sätt, i moderna reaktorer (efter start), räcker fördröjd neutronemission från fissionsprodukter för att upprätthålla amplifieringsreaktionen samtidigt som det ger kontrollerbara tillväxttider. Som jämförelse är en bomb baserad på omedelbara neutroner och växer exponentiellt på nanosekunder.