反應堆中毒

反應堆中毒是某些裂變產物吸收中子所引起的反應性虧損。中子與裂變物質作用發生裂變反應時，裂變物質的原子核一般分裂成兩個中等質量數的核，稱為裂變碎片，並發射出中子和其他放射性射線(見裂變反應)。這些裂變碎片幾乎都有過大的中子—質子比，經過一系列β衰變後，轉變為許多種穩定核。

基本介紹

• 中文名：反應堆中毒
• 外文名：poisoning of reactor
• 發現者：約翰·惠勒
• 毒物：Xe、Sm
• 後果：造成反應性虧損

機理

隨著反應堆的運行，反應堆中的裂變產物也隨之積累。在這些裂變產物中，有些產物對中子的吸收截面較大，並且其份額也較大。這些裂變產物對中子的吸收會導致中子的有效利用係數降低，從而對反應堆反應性造成影響。這就是反應堆中毒。

在反應堆的裂變產物中，除了135-Xe和149-Sm的吸收截面特別大以外，還有許多裂變產物的吸收截面相對比較小。

但是由於它們隨著運行時間的增加，其濃度不斷積累。這些裂變產物為非飽和性（或者永久性）的裂變產物。非飽和性裂變產物的核素種類很多，大約有300多種不同核素的各种放射性及穩定性同位素，計算其濃度以及對反應性的影響是非常複雜的。

分類

在反應堆中，對反應性較重要的毒物有135-Xe和149-Sm。其中135-Xe對中子的吸收截面約在106barn數量級；149-Sm對中子的吸收截面約在104barn數量級。

135-Xe中毒

反應堆中的135-Xe約有5%是由核裂變直接產生的，其餘則是由其它裂變產物衰變產生的。135-Sb和135-Te的半衰期相對135-Xe和135-I都較短，並且其消耗途徑都只有通過自身衰變減少這一條路徑。為了簡化問題，可將135Xe的產生和消耗鏈進行簡化。

從135Xe的變化鏈可以看出，其產生和消失均有兩條路徑。產生路徑指的是從裂變直接產生和由135I衰變產生；消失路徑指的是通過衰變和發生吸收反應消失。

149-Sm中毒

149-Sm對反應堆的影響僅次於135-Xe。其對0.0253eV的中子的吸收截面為40800b。
149-Sm具有以下特點。149-Sm的產生只有通過其它元素衰變產生一條路徑；149-Sm的消耗只有通過發生吸收反應一條路徑；149-Sm的半衰期T1/2 > 2×1015a，其可視為是穩定的。