6.7. Радиационная защита.

Нейтроны покидающие быстрый реактор имеют высокую среднюю энергию 0,33 МэВ. Методы защиты от таких нейтронов известны. Для снижения энергии применяют легкие замедляющие мате­риалы, такие, как водород и углерод. Для поглощения нейтронов используют такие материалы, как бор и железо. В существующих быстрых реакторах имеются защиты различного состава. Известен пример радиальной защиты из блоков борированного графита заключенного в толстую стальную оболочку и аксиальная защита из стали и водородосодержащей смолы. В других конструкциях не используют графит в радиальной защите. В качестве альтернативного водородосодержащего материала обычно применяется бетон.

На рис. 6.11 показан спад вертикальной плотности потока нейтронов в зависимости от расстояния над центром активной зоны. Ослабление плотности потока нейтронов в 10¹⁴ раз необходима для защиты персонала и предотвращения активации элементов оборудования реактора. В верхней части реактора находятся такие элементы, как насосы первого контура и механизмы привода регулирующих стержней, требующих технического обслуживания и ремонта. Радиальная защита должна предотвратить активацию промежуточных теплообменников и теплоносителя второго контура (рис. 6.10). Она мало отличается от защиты теплового реактора.

Расстояние над центром активной зоны/м

Рис. 6. 11. Ослабление плотности пото­ка нейтронов в бассейне быстрого реак­тора, заполненным натрием и в радиа­ционной защите в вертикальном направ­лении выше центра активной зоны 1 - активная зона, 2 - бланкетт, 3 - кон­струкция, 4 - натрий, 5 - газовая подушка, 6 - радиационная зашита

Важную роль в эффективности защиты сыграют имеющиеся в ней неоднородности. В сквозном отверстии с площадью А плотность потока нейтронов в зависимости от расстояния г ослабевает пропорционально A/r , и не по экспоненциальному закону ехр(-_выв r).

6.8. Сравнение быстрых реакторов с тепловыми.

• Быстрый реактор работает на быстрых нейтронах, т.е. деление вызывается быстрыми нейтронами. Спектр нейтронов довольно широкий, но ниже 1 кэВ он не простирается. Максимум энергетического спектра расположен при энергий в районе быстрых нейтронов. В тепловом реакторе спектр нейтронов расположен главным образом в узком диапазоне тепловых энергий.

• В быстром реакторе нет замедлителя.

• Доля делящегося материала в быстром реакторе составляет 15-25 % по сравнению с 0,7-3,5 % в тепловом реакторе.

• Средняя длина пробега быстрых нейтронов больше, чем тепловых, так что части активной зоны более взаимосвязаны чем в тепловом реакторе. Таким образом от­сутствует проблема зонной нестабильности и нет заметной дисперсии нейтронного потока в твэлах.

• Так как в быстром реакторе почти нет тепловых нейтронов, материалы с большим сечением для тепловых нейтронов, играющих столь важную роль в тепловых реакторах, практически не играют роли в быстрых реакторах. Отсутствуют пробле­мы отравления ксеноном и самарием и влияние загрязнения материалов бором.

• Большинство элементов имеют близкие сечения реакций с быстрыми нейтронами. Поэтому ядерно-физические аспекты не налагают слишком жестких ограничений на выбор материалов для активной зоны быстрых реакторов.

• Температурные коэффициенты реактивности имеют совершенно различные источники, но их величины примерно одинаковы.