| U procesu fisije U235 u prosjeku nastaje 2,5 nova neutrona. Ako jedan od
tih neutrona izazove fisiju slijedećeg atoma U235 govorimo o lančanoj
reakciji. Ako je ta reakcija samoodržavajuća (odnosno ako nije potrebno za vrijeme odvijanja reakcije uvoditi neutrone u sustav), kažemo da je kritična, a masu U235
potrebnu za samoodržavajuću lančanu reakciju nazivamo kritičnom masom. U Nuklearnoj elektrani Krško se samoodržavajuća lančana reakcija postiže s relativno malom masom U235, ali uz usporavanje (moderaciju) neutrona. Usporavanjem se povećava iskoristivost neutrona jer je vjerojatnost da neutron izazove fisiju U235 to veća što je njegova brzina manja. |
|||
 |
|||
| Parametar koji zorno pokazuje karakteristiku lančane reakcije u reaktoru, naziva se
efektivni multiplikacijski faktor reaktora - kef, a definira se kao omjer broja
proizvedenih i izgubljenih neutrona u reaktoru, odnosno kao broj neutrona po fisiji koji
induciraju daljnje fisije. Ako je kef manji od 1 kažemo da je reaktor podkritičan, odnosno da ne postoji samoodržavajuća lančana reakcija. Ako je kef jednak 1 kažemo da je reaktor kritičan, odnosno da postoji samoodržavajuća lančana reakcija. Osnovna karakteristika takve reakcije je konstantna snaga, odnosno konstantan broj fisija u jedinici vremena. U slučaju da je kef veći od 1 govorimo o nadkritičnom reaktoru čija snaga eksponencijalno raste.
|
|||
Eksponencijalni rast snage je strelovit. Vrijeme potrebno za usporavanje brzog neutrona nastalog fisijom je oko 1 ms. Pojednostavljeno ćemo reći da on nakon 1 ms izaziva fisiju slijedećeg atoma u235. Ako je kef = 1,01 broj fisija će se u jednoj sekundi povećati za faktor (1,01)1000 = 2,1 x 104. |
|||
| Kontrola multiplikacijskog faktora se u reaktoru postiže upotrebom kontrolnih (regulacijskih) štapova napravljenih od kadmija (Cd) koji je dobar neutronski apsorber. Kada se reaktor pokrene, kontrolni štapovi su u potpunosti spušteni u jezgru i kef je manji od 1. Kako se šipke postepeno izvlače kef raste i kada postane 1 nastaje samoodržavajuća lančana reakcija. Kako smo maloprije pokazali izuzetno je važno da kef ne prijeđe vrijednost 1 niti za 1% u djeliću sekunde. Kada bi se to desilo došlo bi do naglog porasta snage i nekontrolirane lančane reakcije. Kada bi svi neutroni nastajali trenutno u procesu fisije (promtni neutroni) kontrola reaktora bila bi gotovo nemoguća, jer je brzina reakcije mehaničkog sustava za spuštanje i izvlačenje kontrolnih štapova nedovoljna za praćenje statističkih fluktuacija pri nastajanju neutrona. Na sreću, osim promptih neutrona u fisiji nastaju i zakašnjeli neutroni, kao posljedica raspada pojedinih fisijskih produkata. Iako je udio zakašnjelih neutrona u ukupnom broju neutrona u reaktoru mali, upravo su oni bitni za regulaciju reaktora, jer je njihov doprinos (njihovo nastajanje i promjena njihovog ukupnog broja u reaktoru) dovoljno spor da bi ga kontrolni mehanizam mogao pratiti. |
|||
Promotrimo jednu fisijsku reakciju:
U navedenoj reakciji nastaju 2 promptna neutrona. Oba fisijska produkta su nestabilni izotopi s vremenom poluraspada od 6 s, odnosno 25 s. Glavni način raspada za oba izotopa je ß raspad, ali u 1,3% slučajeva se Rb93 raspada emisijom neutrona. Cs141 to isto čini u 0,03% slučajeva. |
|||
webmaster |
