Выгорающий поглотитель – что это такое?


Выгорающий поглотитель – что это такое?

Выгорающий поглотитель – это поглотитель с очень большим сечением захвата. В частности, гадолиний (Gd) -  у него несколько изотопов, которые имеют сечение захвата сотни тысяч барн. Гадолиниевый выгорающий поглотитель из-за очень высокого сечения захвата может использоваться только при гетерогенном его размещении. Давайте сейчас поймем, почему гадолиний нельзя использовать гомогенно, равномерно добавив в топливо? На графике (см. 17.9)  нарисовано, как будет выгорать гадолиний, там же изображено, как требуется, чтобы он выгорал. Можно вначале скомпенсировать реактивность гадолинием (он же сильно поглощает нейтроны) — добавили его чуть-чуть и реактор из надкритического стал точно критическим. Но как только реактор начнет работать, гадолиний станет выгорать с большой скоростью. Что значит выгорать? Это значит, что сильно поглощающий изотоп, допустим, 155Gd поглотит нейтрон и превратится в 156Gd, который почти не поглощает нейтроны. Т.е. гадолиний, как химический элемент, он там и останется, но уже изотоп будет другой, слабо поглощающий. Т.е. гадолиний начнет настолько быстро выгорать, что характер освобождающегося запаса реактивности будет вот такой вот. Значит, если мы здесь Dk нарисуем, вот это вот DkGd, гомогенного, а суммарное будет так: вот здесь вы скомпенсировали и все вроде хорошо. Но вот здесь гадолиний полностью выгорел и тогда возникает вопрос, а какой же тогда от него толк? Т.е. вам надо компенсировать почти столько же, как будто бы поглотителя нет. Из-за того, что у гадолиния очень большое сечение и он очень быстро выгорает. Чем больше сечение, тем быстрее выгорает, тем круче идет кривая (рис. 17.9). Вот бор медленно выгорает, у него сравнительно маленькое сечение, т.е. чем больше сечение, чем быстрее выгорает поглотитель, тем менее эффективен он становится. В какой то момент он выгорел и здесь уже вам надо все равно на стержнях иметь почти столько же, получается все равно — что поглотитель есть, что его нет.

Вопрос – а пробовали комбинацию, допустим, гадолиния и бора?

 Так и делается. Но все равно, от гомогенного поглотителя толку нет.

А вот теперь мы переходим к сильно экранированному поглотителю — если гадолиний используется в виде отдельных стержней. Если вы делаете стержень из гадолиния, то из-за того, что у него очень большое сечение захвата, длина свободного пробега теплового нейтрона в гадолинии очень мала. Длина свободного пробега для теплового нейтрона вот в этом СВП (так называются стержне-выгорающие поглотители) очень мала.