435 4

11.3. ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA REAKTORÓW

ciepła (wytwornicą pary lub bezpośrednio turbiną). Chłodziwo powinno charakteryzować się: dobrą przewodnością cieplną, dużą wartością ciepła właściwego, brakiem toksyczności, stałymi właściwościami fizykochemicznymi w szerokim zakresie zmian temperatury oraz możliwie małą aktywacją. Stosuje się chłodziwa ciekłe: woda H₂0, ciężka woda D₂0, ciekłe metale (Na) oraz chłodziwa gazowe: C0₂ i hel.

Urządzenia sterujące umożliwiają oddziaływanie na wartość strumienia neutronów, a więc i mocy cieplnej reaktora. W tym celu do rdzenia reaktora wprowadza się na odpowiednią głębokość pręty regulacyjne, wykonane z materiałów silnie pochłaniających neutrony (bor, kadm, ind, hafn i ich związki). Pręty regulacyjne są rozmieszczone pomiędzy kasetami paliwowymi tak, aby z jednej strony zapewnić efektywność ich działania, z drugiej natomiast zapewnić możliwie równomierną promieniową gęstość strumienia neutronów.

Osłona termiczna ma za zadanie ochronę zbiornika reaktora przed nadmiernymi naprężeniami termicznymi, głównie w wyniku absorpcji promieniowania y. Stanowi ona jedną lub dwie warstwy ze stali nierdzewnej z dodatkiem ok. 3% boru, otaczającą rdzeń reaktora. Niekiedy jest stosowany grafit nasycony borem.

Podstawowym zadaniem zbiornika reaktora jest odizolowanie rdzenia reaktora oraz chłodziwa od otoczenia. Zbiornik stanowi drugą barierę dla promieniotwórczych produktów rozszczepienia.

Osłona biologiczna stanowi zewnętrzną obudowę reaktora. Wykonana z betonu z domieszkami pochłaniającymi substancje promieniotwórcze chroni otoczenie przed szkodliwymi skutkami promieniowania jądrowego (trzecia bariera).

11.3.3. Reaktywność, regulacja mocy reaktora

Jak stwierdzono w punkcie 11.3.1, do realizacji reakcji łańcuchowej niezbędne jest utrzymanie odpowiedniego bilansu neutronów. Część z neutronów rozszczepienio-wych jest tracona w wyniku ich ucieczki na zewnątrz reaktora, absorpcji przez moderator, chłodziwo, konstrukcję, produkty rozpadu oraz w wyniku reakcji, które nie prowadzą do rozszczepienia (absorpcja rezonansowa).

W celu scharakteryzowania względnego udziału wyzwolonych i traconych w reaktorze neutronów wprowadzono pojęcie efektywnego współczynnika mnożenia k_ef. Współczynnik ten definiuje się jako stosunek liczby neutronów danej generacji do ich liczby w poprzedzającej generacji. Jeżeli k_ef = 1, to łańcuch reakcji jest w równowadze i reaktor znajduje się w stanie krytycznym. Dla k_cf < 1 łańcuch reakcji jest zanikający (zbieżny); reaktor jest w stanie podkrytycznym. Natomiast dla k_ef > 1 reaktor znajduje się w stanie nadkrytycznym, co oznacza, że gęstość neutronów zwiększa się w czasie.

Istota regulacji mocy reaktora sprowadza się do zmiany wartości efektywnego współczynnika mnożenia k_c{. W celu zwiększenia mocy reaktora (wprost proporcjonalnej do liczby rozszczepień zachodzących w jednostce objętości w ciągu

435