Источник нейтронов запуска — это источник нейтронов, используемый для стабильного и надежного инициирования ядерной цепной реакции в ядерных реакторах , когда они загружены свежим ядерным топливом , поток нейтронов которого от спонтанного деления недостаточен для надежного запуска, или после длительных периодов останова. Источники нейтронов обеспечивают постоянную минимальную популяцию нейтронов в активной зоне реактора, достаточную для плавного запуска. Без них реактор может испытывать быстрые скачки мощности во время запуска из состояния со слишком малым количеством самогенерируемых нейтронов (новая активная зона или после длительного останова).
Источники запуска обычно устанавливаются в регулярно расположенных местах внутри активной зоны реактора вместо некоторых топливных стержней .
Источники важны для безопасного запуска реактора. Спонтанное деление и окружающая радиация, такая как космические лучи , служат слабыми источниками нейтронов, но они слишком слабы для обнаружения приборами реактора; полагаясь на них, можно было бы осуществить «слепой» запуск, что является потенциально небезопасным состоянием. Слепые запуски использовались в первые дни американской программы атомных подводных лодок, до того, как были решены проблемы коррозии оболочки источников запуска. (Утечка первых источников нейтронов загрязняла реакторы, делая обслуживание опасным.) [1] Поэтому источники располагаются таким образом, чтобы создаваемый ими поток нейтронов всегда можно было обнаружить приборами контроля реактора. Когда реактор находится в состоянии останова, источники нейтронов служат для подачи сигналов на детекторы нейтронов, контролирующие реактор, чтобы убедиться в их работоспособности. [2] Равновесный уровень потока нейтронов в подкритическом реакторе зависит от мощности источника нейтронов; поэтому необходимо обеспечить определенный минимальный уровень активности источника, чтобы поддерживать контроль над реактором в сильно подкритическом состоянии, а именно во время запусков. [3]
Источники могут быть двух типов: [4]
При использовании первичных источников плутония-238 /бериллия их можно либо прикрепить к регулирующим стержням , которые удаляются из реактора при подаче питания, либо покрыть кадмиевым сплавом, который непрозрачен для тепловых нейтронов (уменьшая трансмутацию плутония-238 за счет захвата нейтронов), но прозрачен для быстрых нейтронов , производимых источником. [2]
Цепная реакция в первом критическом реакторе CP-1 была инициирована радий-бериллиевым источником нейтронов. Аналогично, в современных реакторах (после запуска) задержка нейтронной эмиссии от продуктов деления достаточна для поддержания реакции усиления, обеспечивая при этом контролируемое время роста. Для сравнения, бомба основана на мгновенных нейтронах и растет экспоненциально за наносекунды.