6.4  Otrava reaktoru

Při provozu reaktoru se hromadí četné produkty rozpadu a některé z nich mohou silně absorbovat neutrony. Tvoří-li se takové otravující absorbátory ve značném množství, porušují neutronovou rovnováhu v reaktoru a snižují k₀, čímž dojde k tzv. otravě reaktoru. Takové nebezpečí hrozí reaktoru zejména při zastavení reakce, neboť produkty rozpadu se tvoří dál a tedy koncentrace otravy může vzrůstat, až dosáhne maxima. Pro otravu reaktoru mají velký význam nuklidy ¹³⁵Xe a ¹⁴⁹Sm díky svým velkým účinným průřezům pro absorpci tepelných neutronů.

Zatímco většina štěpných produktů má absorpční průřezy jen několik barnů, má ¹³⁵Xe při tepelné energii velký průřez¹¹ 3,5·10⁶ b. ¹³⁵Xe se tvoří jako přímý produkt štěpení v množství 0,3%, což je zanedbatelné, ale dalším jeho zdrojem je radioaktivní ¹³⁵Te vznikající z ²³⁵U v množství 5,6%. Tento izotop se rozpadá podle následující řady:

135Te®(0,5min) 135I®(6,7h) 135Xe®(9,13h) 135Cs®(2,6·106r) 135Ba.

(47)

Poněvadž tvoření ¹³⁵Xe závisí na neutronovém toku v reaktoru, kdežto jeho rozpad je určen poločasem, má otrava xenonem význam pouze u reaktorů s velkou hustotou neutronového toku. Je třeba poznamenat, že poločas ¹³⁵Xe je větší než poločas ¹³⁵I. To znamená, že je-li reaktor zastaven, bude zpočátku koncentrace ¹³⁵Xe vzrůstat, což vyvolá další zmenšení reaktivity. Reaktor pak může být neschopen znovu začít pracovat po dobu několika desítek hodin, než se ¹³⁵Xe rozpadne. Říkáme, že reaktor je v xenonové (nebo jódové) jámě.

Jedinými dalšími škodlivými produkty štěpení s velkým účinným průřezem jsou vzácné zeminy, zvláště stabilní izotop ¹⁴⁹Sm, který má účinný průřez přibližně 4,1·10⁴ b. Tento izotop se tvoří v množství 1,13% a je konečným produktem následující rozpadové řady

149Nd®(2hod)149Pm®(51,3hod)149Sm

(48)

Následkem menšího účinného průřezu a menšího množství je otrava samariem proti otravě xenonem obvykle malá. Výjimkou je případ homogenního reaktoru, z něhož se může xenon spolu s tvořícími se plyny nepřetržitě odstraňovat a pak má otrava samariem hlavní význam.

Poznámka:

¹¹ Vysoký účinný průřez tohoto jádra může být přičten skutečnosti, že výsledné jádro ¹³⁶Xe má počet neutronů, který odpovídá magickému číslu.