Замедлитель

В качестве материала - замедлителя в тепловом ядерном реакторе должен быть избран такой, который:

- обладает высокими замедляющими свойствами;

- имеет малое макросечение поглощения тепловых и резонансных нейтронов.

Последнее требование вытекает из соображений экономии нейтронов.

Объём замедлителя в активной зоне теплового реактора выбирается из соображений получения в нём близкого к тепловому (близкого к максвелловскому) спектра. В ыбор в качестве замедлителя слабопоглощающего материала является единственной возможностью для повышения q и j.

Как и все реакторные материалы по условиям работы в активной зоне замедлитель должен обладать:

- химической, термической и радиационной стойкостью;

- не иметь при радиационном захвате таких дочерних продуктов, которые являлись бы более сильными поглотителями нейтронов.

В тепловых ЭЯР отечественных АЭС предпочтение отдано двум замедлителям. В реакторах типа ВВЭР замедлителем является лёгкая вода ( Н₂О), в реакторах РБМК - графит (С).

О характеристиках этих двух замедлителей можно сказать следующее.

Вода распространена и дешева, но обладает известной химической агрессивностью, особенно при наличии примесей в ней. Большая часть затрат при использовании воды в реакторах обусловлена технологией её приготовления (двойная дистилляция) и необходимостью поддержания в реакторе особого водного режима, направленного на сохранение чистоты воды и создание в ней условий, способствующих минимизации коррозионных процессов в конструкционных материалах реактора, парогенератора и других элементов первого контура, с которыми вода находится в контакте.

Низкая температура насыщения воды при атмосферном давлении (100^оС) заставляет использовать её в энергетических реакторах при относительно высоких (16¸18 МПа) давлениях. При свойственных энергетическим реакторам высоких удельных тепловых нагрузках на поверхностях твэлов при теплоотдаче к воде могут возникать кризисы теплоотдачи.

И всё же указанные недостатки воды, включая и сравнительно высокую поглощающую способность тепловых и замедляющихся нейтронов, уступают её достоинствам, особенно если учесть, что в ВВР эта же вода выполняет не только функции замедлителя, но служит и теплоносителем.

Графит относится к так называемым тяжёлым замедлителям (атомная масса углерода А = 12 а.е.м.). По величине замедляющей способности графит уступает воде, но коэффициент замедления у него существенно выше, чем у воды. Технология получения высокоочищенного реакторного графита довольно сложна и энергоёмка, что обуславливает его высокую стоимость (>10 долл/кг). Графит радиационно стоек и термически устойчив при температурах до 850^оС, что требует непрерывного охлаждения его в рабочих условиях реактора: в графите РБМК-1000 выделяется около 7% тепловой мощности реактора, что без охлаждения привело бы к сильному разогреву графитовой кладки, до температур 900^оС и выше, при которых начинается интенсивное окисление графита; использование же охлаждения графита азотно-гелиевой смесью позволяет поддерживать температуру графитовой кладки не выше 650^оС.

Замедляющие параметры веществ: