Неутронен рефлектор
Неутронен рефлектор— структурна част от ядрен боеприпас, който заобикаля делящия се материал, или ядрен реактор, който заобикаля активната зона. Основната цел на рефлектора е да предотврати изтичането на неутрони в околната среда. В някои случаи рефлекторът може също да се наричазона за възпроизвеждане.
Съдържание
Всъщност реактори без отражатели на неутрони не съществуват. Ядрото, лежащо върху основата, вече има рефлектор поне отдолу, тъй като всички вещества отразяват неутрони [източникът не е посочен 2147 дни] . Ясно е обаче, че ефективността на отражението на неутроните е толкова по-висока, колкото по-голямо е албедото на отразяващото вещество. Поставянето на рефлектори в близост до тялото, в чийто обем дифундират неутрони, генерирани от някакъв източник, води до намаляване на изтичането на неутрони. Част от онези неутрони, които са напуснали неговия обем в процеса на дифузия, достигайки повърхността на тялото, се връщат обратно, тъй като в веществото на рефлектора неутроните също участват в хаотична дифузия. Отразените неутрони отново се отразяват от първия обем и т.н., което е съпроводено предимно с увеличаване на неутронния поток на границата между тялото и рефлектора. Увеличаването на потока в граничните точки спрямо потока вътре в тялото означава намаляване на градиента на потока на границата или на дифузионния ток, което е равно на изтичането на неутрони от единица повърхност на тялото за единица време.
Ако имаме предвид не произволна среда с външен източник на неутрони, а такава, която се размножава в критично състояние (виж Коефициент на умножение на неутрони), тогава намаляването на изтичането при свързване към сърцевината на рефлектора увеличаваwи поставя реактора в суперкритично състояние. За да стане реакторът отново критичен при постоянно k0, е необходимо от своя страна да се намалиwчрез намаляване на обема на активната зона. Така критичните размери на реактор с рефлектор винаги са по-малки от тези без рефлектор. От практическа гледна точка това е полезно. Освобождаването на енергия в реактора е възможно само в критично състояние. Когато по естествени причини реакторът стане подкритичен, освобождаването на енергия спира и част от делящия се материал на реактора остава неизползван. От само себе си се разбира, че е целесъобразно тази част да бъде възможно най-малка. Използването на рефлектори служи до известна степен за тази цел.
Рефлекторите на топлинни и междинни ядрени реактори са направени от забавители. Такива рефлектори слабо абсорбират неутрони и допринасят за тяхното забавяне в реактора. В графитните и тежководните реактори графитът се използва като рефлектор, като най-достъпният материал с добри дифузионни свойства. В този случай спестяването на сърцевината е приблизително равно на дължината на дифузия на неутрони в графит, т.е. около 50 cm.
При леките водни реактори като модератор винаги има слой вода от 10 cm или повече между активната зона и корпуса на реактора, който служи като воден резервоар. Този слой вече е рефлектор, осигуряващ максимално възможна икономия на активната зона. Следователно, извън съда на водния реактор, графитеният рефлектор е безполезен и такива реактори нямат рефлектор като отделен дизайн. Ядрата на водно-модерираните реактори разпръскват неутрони предимно с висока енергия, а не топлинни неутрони. Следователно икономията на активната зона се определя от връщането на междинни неутрони, частично забавени, и по абсолютна стойност достига 7 cm.
Междинните неутронни реактори съдържат малко забавител и неутроните се абсорбират от материята, преди да станаттоплинна. Ядрата на тези реактори разпръскват бързи и междинни неутрони. Берилият е най-добрият отражател на такива неутрони. Освен това берилият е най-добрият модератор за междинни реактори с малки критични размери, т.е. реактори с висока концентрация на делящ се материал в активната зона. Обикновената вода е по-ниска от берилий, тъй като поради намаляване на напречното сечение на разсейване на водорода при енергии над 0,1 MeV, бързите неутрони по-лесно преминават през нейния обем, отколкото берилий.
Реакторите на бързи неутрони не трябва да съдържат вещества, които смекчават неутроните, тъй като умереността намалява коефициента на размножаване, чиято голяма стойност е основното физическо предимство на бързия реактор пред реакторите от други типове. Материалът за рефлекторите на реакторите на бързи неутрони е тежък 238 U или 232 Th, които също са суровини за възпроизвеждане на нови делящи се материали. Такива рефлектори, разбира се, намаляват критичните размери на активните зони, но основната им функция е да натрупват нови делящи се материали в резултат на абсорбцията на неутрони, разпръснати от активната зона. Следователно те не се наричат рефлектори на неутрони, азони за възпроизвеждане.