En una reacción nuclear controlada, ¿de dónde viene el primer neutrón?

Answer 1

Aunque los neutrones libres no escasean exactamente de una variedad de fuentes de fondo, con respecto a los reactores nucleares prácticos, la respuesta de Robert A. Nelson me parece la más cercana a la marca. (Algunas de las otras respuestas son efectivamente inexactas). Proporcionaré un poco más de detalles.

Todos los reactores nucleares prácticos se inician con una fuente de neutrones de arranque. La fuente de arranque original en un típico reactor de energía de agua ligera estadounidense es el californio-252, un elemento sintético pesado que tiene un modo significativo de descomposición de la fisión espontánea (SF). La fisión espontánea es similar a la fisión inducida, pero es un proceso de descomposición estocástica que no requiere iniciar la captura de neutrones. Libera un suministro abundante de neutrones. Los núcleos de reactores comerciales que ya han visto un cierto desgaste (por ejemplo, después de un cierre de mantenimiento) se reiniciarán con los fotoneutrones de una fuente de neutrones de antimonio-berilio activada durante la operación previa del reactor. Originalmente, el antimonio natural estable se carga en el reactor. En el curso de la absorción de neutrones, algunos Sb-123 se convierten en Sb-124 radioactivos, un isótopo que emite rayos gamma de 1.7 MeV. Cuando estos rayos gamma impactan al berilio, generan neutrones de acuerdo con la reacción fotonuclear 9-Be (g, n) 8-Be. En pequeños reactores de investigación, es común usar fuentes de inicio extraíbles PuBe o AmBe. Estos se realizan mediante la aleación de un material radiactivo emisor alfa con berilio, y utilizan la reacción Be-9 (a, n) C-12 para crear neutrones. Una vez que el reactor es crítico a muy baja potencia, es habitual retirar la fuente de arranque para prolongar su vida útil. Los reactores modernos NO dependen de la fisión espontánea U-238, los rayos cósmicos de fondo o las reacciones ambientales (a, n) para el arranque, ya que hacerlo sería potencialmente peligroso. (Y, para su información, el U-235 casi no muestra fisión espontánea).

¿Por qué se usan las fuentes de inicio? Bueno, si no tiene una señal estadísticamente confiable de la reactividad del núcleo durante el inicio, puede tener un accidente en el que el núcleo se vuelve supercrítico en ausencia de cualquier indicación. El concepto de criticidad no depende del nivel de potencia (equivalentemente, población de neutrones en el núcleo), sino que es simplemente una condición de materiales y geometría que describe el autosustento de las cadenas de fisión SI una población estadísticamente grande de neutrones estuviera presente en el núcleo. Un núcleo supercrítico sin o con pocos neutrones puede experimentar un aumento rápido e incontrolado del poder cuando hay suficientes neutrones disponibles para las cadenas de fisión de semillas. La fuente de inicio garantiza buenas estadísticas de conteo en los monitores de potencia de rango de inicio cuando retira las barras de control, lo que lo convierte en un enfoque seguro y preciso para los críticos.

Answer 2

Ex Director del Reed College Research Reactor Facility, NRC Operador de reactores senior con licencia. El Reactor de Investigación TRIGA de General Atomics (Entrenamiento, Investigación, Producción de isótopos, hecho por General Atomic):

Este reactor generalmente funciona en un horario variable, por lo que gran parte de los productos de fisión de corta duración se descomponen. Eso deja un núcleo del reactor sentado allí con las barras de control y las barras de seguridad insertadas. Hay relativamente pocos neutrones libres en este núcleo para arrancar el reactor después de retirar la barra de seguridad y levantar las barras de control. Esto puede llevar a una situación peligrosa si las barras de control tienen que retirarse a un punto donde los neutrones ambientales alcancen un nivel para arrancar el reactor, pero las barras de control están demasiado retiradas para tener la capacidad de controlar el rápido aumento de potencia. Esta situación se evita al tener una fuente de inicio de neutrones disponible para que el núcleo siga la exposición del combustible a medida que aumentan las barras de control. Esta fuente era una fuente de neutrones Am-Be (Americium-Berylium) que proporcionaba neutrones para garantizar que el núcleo seguía la extracción de las barras de control, y siempre estaba dentro de los parámetros de seguridad de diseño del reactor. Este proceso también se usa en reactores de potencia, ya que se apagan durante semanas por falta de combustible. Las fuentes de antimonio-berilio se usan típicamente en reactores de potencia, y la fuente se coloca cerca del núcleo a veces durante la operación para formar más antimonio radiactivo a partir de la captura de neutrones y renovar la fuente.

Answer 3

En los primeros reactores, la reacción se inició por neutrones que forman la descomposición espontánea de los materiales en el combustible y los rayos cósmicos. Los reactores de potencia suelen utilizar una fuente de neutrones de arranque cerca del núcleo para proporcionar los neutrones iniciales.

Ver también

http://en.wikipedia.org/wiki/Sta …

Answer 4

Para la criticidad inicial de un reactor de potencia comercial, utiliza una fuente de arranque, en nuestro caso era un Am-Be. El nuevo combustible tiene emisiones prácticamente bajas. Coloque dicha fuente en el núcleo para asegurarse de que sus monitores de rango más bajo estén funcionando y calibrados. La fuente proporciona suficientes neutrones para comenzar la reacción. En su primer repostaje, los retira y los envía lejos. A partir de entonces, hay suficientes reacciones en el núcleo para proporcionar esas funciones.

Answer 5

El uranio 235 (un combustible común para los reactores nucleares) puede experimentar algo llamado fisión espontánea, es decir, puede fisión por sí solo sin tener que absorber un neutrón. Esto sucede, numéricamente, muy raramente, pero en un reactor con muchos moles de uranio, sucede con la frecuencia suficiente para encender el reactor cuando las barras de control se retiran muy lentamente y con mucho cuidado.

Answer 6

Se usa una mezcla de Pu140 o Pu141 y Berilio (Be9,4). Pu es una muy buena fuente de neutrones que cuando impacta en Be … emite neutrones …

O cualquier emisor anpha se puede usar con berilio.

Answer 7

Otro núcleo U235 proporciona el primer neutrón, ya que U235 es inestable de todos modos, uno u otro átomo se va a fisión en algún momento al azar e inicia la reacción. En un reactor, los neutrones naturales se absorben para evitar una reacción de fuga, no es necesario proporcionar neutrones de una fuente externa.