釤中毒，是指核反應堆運行過程中由於燃料核的裂變產生很多裂變產物，包括氙和釤等，它們大部分都具有放射性，經過一系列的衰變後，又形成許多新的同位素，某些同位素具有很大的熱中子吸收截面，它們不僅具有很大的熱中子吸收截面，而且它們的先驅核還具有較大的裂變產額。它們的產生和消失對核反應堆的反應性和運行具有很大的影響。
基本介紹
- 中文名：釤中毒
- 外文名：samarium poisoning
- 定義：熱中子吸收截面較大的裂變產物
- 特點：逐漸積累、吸收中子
- 分類：反應堆啟動、停堆
對反應堆影響,分類,反應堆啟動時釤中毒,反應堆停堆後釤中毒,
對反應堆影響
在所有的裂變產物中,釤-149 對堆的影響僅次於氙-135對能量為0.025 電子伏的中子,釤-149 的吸收截面為40800 靶。釤-149 的無限稀釋共振積分為3400靶。釤-149 是從釹-149 經過二次β-衰變而來的。釹-149 的裂變額為0.0113，半衰期為2 小時。釹-149 的半衰期與鉕-149 的半衰期（54 小時）相比可忽略不計。所以可以認為鉕-149 是在裂變是直接產生的，因而略去釹-149 的中間作用。
分類
釤中毒可分為反應堆啟動和停堆後兩種。
反應堆啟動時釤中毒
反應堆在剛起動時，釤-149 濃度及中毒隨時間變化的情況
反應堆在剛起動時，到鉕-149 和釤-149 隨時間變化關係式如下：
當t 足夠大時，上述兩式中的指數項都趨近零，這樣就可得鉕-149 和釤-149 的
平衡濃度，分別以
和
來表示：
由此可知，鉕-149 的平衡濃度與反應堆的熱中子通量密度有關，而釤-149 的平衡濃度與熱中子通量密度無關（即與功率無關）。把上述兩個公式化簡，可近似地求得平衡釤-149 濃度所引起反應性變化值，稱為平衡釤中毒
。
雖然平衡釤濃度與熱中子通量密度無關，但是達到平衡濃度所需要的時間卻與中子通量密度有密切的關係。
即使對於運行在高中子通量密度情況下的反應堆，到達平衡釤的時間至少要幾百小時以上。這與到達平衡濃度的時間相比要大得多。其主要原因是由於氙-135 的吸收截面遠遠地大與釤-149 的吸收截面，而且氙-135 還由於放射性衰變而消失，所以它很快就達到了飽和值。
反應堆停堆後釤中毒
假設反應堆在停堆前已經運行了相當長時間，堆內的鉕-149 和釤-149 的濃度都已經達到了平衡值。然後在t=0 時突然停堆。停堆後鉕-149 和釤-149 的濃度隨時間變化為：
其中，φ 為停堆前穩態運行時的熱中子通量密度，t 為由停堆時刻開始起算的時間。
由上述公式可以看出，停堆後釤-149 的濃度將隨時間而增加。式中第一項為停堆前釤-149 的濃度。
若
中子/米2·秒，則停堆後釤-149 的最大停堆前平衡濃度的二倍左右。當反應堆再次啟動後，這些多餘的釤-149 很快就被消耗，平衡釤狀況又將恢復。若停堆前中子通量密度比較低，則第二則值也比較小，這時停堆後的釤-149 濃度基本上保持不變。
在不同運行通量密度φ 下，停堆後釤-149 的積累以及新開堆後釤-149 的燒損。
