Absorbátor

Keďže intenzita štiepnej reťazovej reakcie závisí predovšetkým od počtu voľných neutrónov v aktívnej zóne reaktora, najjednoduchším spôsobom jej regulácie je použitie látok schopných pohlcovať neutróny. Takéto látky sa nazývajú absorbátory neutrónov. Medzi najčastejšie používané patria bór, kadmium alebo hafnium.

 

Voda s rozpustenou kyselinou boritou

V reaktoroch, ktoré používajú vodu ako moderátor aj chladivo, sa na reguláciu štiepnej reťazovej reakcie využíva kyselina boritá rozpustená v primárnom chladive. Bór je veľmi účinným absorbátorom neutrónov. Zmenou koncentrácie kyseliny boritej možno plynulo regulovať priebeh štiepnej reťazovej reakcie. Výhodou je, že rozpustený bór sa rovnomerne dostáva ku všetkým palivovým súborom v aktívnej zóne reaktora. Počas výmeny paliva alebo manipulácie s palivom je reaktor zvyčajne zaplavený vodou s vyššou koncentráciou kyseliny boritej.

 

Regulačné tyče

Regulačné tyče (riadiace tyče) sú vyrobené z materiálov s vysokou schopnosťou pohlcovať neutróny, napríklad zo zliatin obsahujúcich bór, kadmium alebo hafnium. Sú zasunuté medzi palivové súbory v aktívnej zóne reaktora.

Vysúvaním regulačných tyčí z aktívnej zóny sa znižuje množstvo absorbátora, čím sa zvyšuje počet neutrónov a tým aj výkon reaktora. Naopak, ich zasúvaním sa pohlcuje viac neutrónov, štiepna reťazová reakcia sa spomaľuje a výkon reaktora klesá.

V niektorých typoch reaktorov obsahuje horná časť palivových súborov absorbujúci materiál. Zmenou hĺbky zasunutia paliva do aktívnej zóny možno regulovať výkon reaktora.

 

Havarijné tyče

Na rýchle odstavenie reaktora slúžia havarijné tyče s vysokým obsahom absorbujúcich materiálov, najčastejšie bóru alebo kadmia. V prípade potreby sa okamžite zasunú do aktívnej zóny, kde pohltia voľné neutróny a zastavia štiepnu reťazovú reakciu.

V niektorých reaktoroch sú havarijné tyče udržiavané nad aktívnou zónou elektromagnetmi a pri ich uvoľnení zapadnú medzi palivové súbory vlastnou tiažou. V iných typoch reaktorov sú do aktívnej zóny zasúvané mechanickým pohonom, aby bol ich účinok čo najrýchlejší.

 

Absorbujúce materiály v palive

Jadrové palivo obsahuje zmes izotopov uránu ²³⁵U a ²³⁸U. Izotop ²³⁸U často zachytáva neutróny, a preto pôsobí ako prirodzený absorbátor. Počas štiepenia navyše vznikajú nové prvky a izotopy, z ktorých niektoré majú veľmi vysokú schopnosť pohlcovať neutróny a ovplyvňujú priebeh reťazovej reakcie.

Do paliva sa zámerne pridávajú aj vyhorievajúce absorbátory, napríklad gadolínium. Na začiatku prevádzky pohlcujú veľké množstvo neutrónov, postupne sa však vplyvom neutrónového toku premieňajú na izotopy s oveľa menšou schopnosťou záchytu neutrónov. Ich schopnosť pohlcovať neutróny preto počas prevádzky postupne klesá. Tento proces kompenzuje pokles reaktivity spôsobený postupným úbytkom štiepneho izotopu ²³⁵U a uľahčuje reguláciu reaktora počas palivového cyklu.

 

Vedeli ste, že...?

Produkty štiepenia vznikajúce počas prevádzky jadrového reaktora, ktoré výrazne pohlcujú neutróny, sa označujú ako reaktorové jedy. Jav, pri ktorom tieto látky znižujú počet voľných neutrónov a tým ovplyvňujú priebeh štiepnej reťazovej reakcie, sa nazýva otrava reaktora.