Startup sumber neutron
Startup sumber neutron atau sumber neutron awal atau startup neutron source adalah sumber neutron yang digunakan untuk inisiasi reaksi berantai nuklir yang stabil dan andal dalam reaktor nuklir, ketika diisi dengan bahan bakar nuklir baru, yang fluks neutronnya dari fisi spontan biasa tidak cukup untuk memulai yang andal, atau setelah periode penghentian yang berkepanjangan. Sumber neutron memastikan populasi neutron minimal yang konstan di inti reaktor, cukup untuk memulai dengan lancar. Tanpa mereka, reaktor dapat mengalami ekskursi daya yang cepat selama pengaktifan dari keadaan dengan terlalu sedikit neutron yang dihasilkan sendiri (inti baru atau setelah pematian yang diperpanjang).
Untuk menyalakan dan pengoperasian reaktor secara garis besar membutuhkan bahan dan alat: pelet bahan bakar (uranium diperkaya atau MOX campuran uranium plutonium), sumber neutron startup pereaksi nuklir, dan pengatur moderator ditempatkan dalam wadah bejana reaktor berisi air bertekanan tinggi dan dilapisi bahan anti radiasi. Bahan bakar dan startup bereaksi menghasilkan panas yang memanaskan pendingin biasanya air bertekanan. Intensitas eaksi nuklir antara bahan bakar dan sumber neutron diatur oleh moderator.
Sumber startup biasanya dimasukkan dalam posisi spasi teratur di dalam teras reaktor, di tempat beberapa batang bahan bakar.
Sumber penting untuk memulai reaktor dengan aman. Fisi spontan dan sinar kosmik berfungsi sebagai sumber neutron yang lemah, tetapi ini terlalu lemah untuk dideteksi oleh instrumentasi reaktor; mengandalkan mereka dapat menyebabkan awal "buta", yang merupakan kondisi yang berpotensi tidak aman. Oleh karena itu, sumber ditempatkan sedemikian rupa sehingga fluks neutron yang dihasilkannya selalu dapat dideteksi oleh instrumen pemantauan reaktor. Saat reaktor dalam keadaan mati, sumber neutron berfungsi untuk memberikan sinyal bagi detektor neutron yang memantau reaktor, untuk memastikannya beroperasi. Tingkat kesetimbangan fluks neutron dalam reaktor subkritis bergantung pada kekuatan sumber neutron; tingkat minimum tertentu dari aktivitas sumber oleh karena itu harus dipastikan untuk mempertahankan kendali atas reaktor ketika dalam keadaan sangat subkritis, yaitu selama penyalaan.
Sumber dapat terdiri dari dua jenis:
Sumber primer
sunting- Sumber primer, digunakan untuk menyalakan teras reaktor baru; sumber neutron konvensional digunakan. Sumber primer dikeluarkan dari reaktor setelah kampanye bahan bakar pertama, biasanya setelah beberapa bulan, karena tangkapan neutron yang dihasilkan dari fluks neutron termal dalam reaktor yang beroperasi mengubah komposisi isotop yang digunakan, dan dengan demikian mengurangi masa manfaatnya sebagai sumber neutron.
- Californium-252 (Pembelahan spontan)
- Plutonium-238 & berilium, (α,n) reaksi
- americium-241 & berilium, (α,n) reaksi
- polonium-210 & berilium, (α,n) reaksi
- radium-226 & berilium, (α,n) reaksi
Ketika sumber primer plutonium-238/berilium digunakan, mereka dapat ditempelkan pada batang kendali yang dikeluarkan dari reaktor ketika diberi daya, atau dibalut dalam paduan kadmium, yang buram terhadap neutron termal (mengurangi transmutasi plutonium-238 oleh penangkapan neutron) tetapi transparan hingga neutron cepat yang dihasilkan oleh sumbernya.[1][2][3][4]
Sumber sekunder
sunting- Sumber sekunder, awalnya inert, menjadi radioaktif dan penghasil neutron hanya setelah aktivasi neutron dalam reaktor. Karena ini, mereka cenderung lebih murah. Paparan neutron termal juga berfungsi untuk mempertahankan aktivitas sumber (isotop radioaktif dibakar dan dihasilkan dalam fluks neutron).
- Sb-Be sumber fotoneutron ; antimon menjadi radioaktif dalam reaktor dan emisi gamma yang kuat (1,7 MeV untuk 124 Sb) berinteraksi dengan berilium-9 melalui reaksi (γ,n) dan menghasilkan fotoneutron. Dalam reaktor PWR satu batang sumber neutron mengandung 160 gram antimon, dan tetap berada di dalam reaktor selama 5–7 tahun. Sumber sering dibangun sebagai batang antimon yang dikelilingi oleh lapisan berilium dan dibalut baja tahan karat. Paduan antimon-berilium juga dapat digunakan.[5][6]
Reaksi berantai di reaktor kritis pertama, CP-1, diprakarsai oleh sumber neutron radium-berilium. Demikian pula, dalam reaktor modern (setelah dinyalakan), emisi neutron yang tertunda dari produk fisi cukup untuk mempertahankan reaksi amplifikasi sambil menghasilkan waktu pertumbuhan yang terkendali. Sebagai perbandingan, sebuah bom didasarkan pada neutron langsung dan tumbuh secara eksponensial dalam nanodetik.
Referensi
sunting- ^ Atomic Energy of Canada (1997). Canada enters the nuclear age: a technical history of Atomic Energy of Canada Limited. McGill-Queen's Press - MQUP. hlm. 224. ISBN 0-7735-1601-8.
- ^ "Microsoft Word - lecture25.doc" (PDF). Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal June 29, 2011. Diakses tanggal 2010-03-28.
- ^ Ken Kok (2009). Nuclear Engineering Handbook. CRC Press. hlm. 27. ISBN 978-1-4200-5390-6.
- ^ Karl-Heinz Neeb (1997). The radiochemistry of nuclear power plants with light water reactors. Walter de Gruyter. hlm. 147. ISBN 3-11-013242-7.
- ^ Integrated Publishing. "Neutron Sources Summary". Tpub.com. Diakses tanggal 2010-03-28.
- ^ "Memorandum from Raymond L. Murray to Dr. Clifford K. Beck". Lib.ncsu.edu. Diakses tanggal 2010-03-28.