imported>EyeBot: автоматическая отмена правки участника 62.158.29.113 - R:6B ORES: 0.7894

2025-10-31T00:13:35Z

автоматическая отмена правки участника 62.158.29.113 - R:6B ORES: 0.7894

Новая страница

'''Ио́дная я́ма''', или '''ксено́новая я́ма''', — состояние [[ядерный реактор|ядерного реактора]] после его выключения либо снижения его мощности, характеризующееся накоплением короткоживущего изотопа [[ксенон]]а [[Ксенон-135|135Xe]] ([[период полураспада]] 9,14 часа), имеющего высокое [[Ядерное эффективное сечение|сечение захвата]] [[Тепловые нейтроны|тепловых нейтронов]] и образующегося в результате радиоактивного распада [[изотоп]]а [[иод]]а [[Изотопы иода#Иод-135|135I]] (период полураспада 6,57 часа). Этот процесс приводит к вре́менному появлению значительной отрицательной [[реактивность ядерного реактора|реактивности]], что, в свою очередь, делает невозможным вывод реактора на проектную мощность в течение определённого периода (около 1-2 суток) после резкой разгрузки (снижения выходной мощности).

Иодная яма — одно из проявлений так называемого [[отравление ядерного реактора|«отравления» ядерного реактора]], которое является одной из главных сложностей, делающих проблематичной работу [[АЭС]] в режиме постоянно меняющейся выходной мощности. Работа реактора при ксеноновом отравлении стала одним из факторов, повлиявших на развитие [[авария на Чернобыльской АЭС|Чернобыльской аварии]]. Для работы в маневровом режиме в комплексе с АЭС, чтобы избежать нежелательного изменения мощности реакторов, возможно строительство [[Гидроаккумулирующая электростанция|гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС)]], как, например, на [[Южно-Украинский энергетический комплекс|Южно-Украинском энергетическом комплексе]].

== Причины образования иодной ямы ==
В процессе [[Деление ядра|деления ядер]] [[уран-235|урана-235]] (и других [[делящиеся изотопы|делящихся изотопов]]) во время работы ядерного реактора, среди прочих [[продукты деления|продуктов деления]] образуется радиоактивный изотоп иода 135I. В результате [[Бета-распад|β-распада]] с [[период полураспада|периодом полураспада]] 6,58 часа<ref name=nubase>{{Nubase2020}}</ref> он превращается в изотоп ксенона 135Xe. Этот изотоп тоже радиоактивен, но его период полураспада больше — 9,14 часа<ref name=nubase/>. 135Xe очень хорошо поглощает тепловые нейтроны, его сечение захвата составляет около 3 млн [[барн]]. Поглощённые им нейтроны, очевидно, не могут участвовать в цепной реакции деления урана, поэтому присутствие 135Xe снижает запас реактивности реактора. В реакторе, работающем на большой мощности, убыль 135Xe определяется его радиоактивным распадом и «выгоранием» в результате захвата нейтронов.

{|
| 235U или 239Pu || align="center" | →
| 135Te || align="center" | →
| 135 I || align="center" | →
| 135Xe || align="center" | →
| 135Cs || align="center" | →
| 135Ba
|-
| || align="center" | {{nobr|деление (6,4 %)}}
| || align="center" | {{nobr|β− (19,0 с)<ref name=nubase/>}}
| || align="center" | {{nobr|β− (6,58 ч)<ref name=nubase/>}}
| || align="center" | {{nobr|β− (9,14 ч)<ref name=nubase/>}}
| || align="center" | {{nobr|β− (1,33 млн лет)<ref name=nubase/>}}
|}
или
{|
| 135Xe || align="center" | →
| 136Xe
|-
| || align="center" | {{math|σ ≈ 2,6·106 [[барн]]}} (для [[Тепловые нейтроны|тепловых нейтронов]])
|
|}

После остановки реактора плотность потока [[нейтрон]]ов {{math|φ}} в [[активная зона|активной зоне]] становится практически равной нулю. Изменение концентрации 135Xe в активной зоне остановленного реактора определяется разницей в скоростях β-распада 135I и 135Xe. За {{nobr|1 с}} в {{nobr|1 м³}} [[ядерное топливо|ядерного топлива]] возникает {{math|λI''N''I}} и распадается {{math|λXe''N''Xe}} ядер 135Xe. Если активность 135I больше активности 135Xe ({{math|λI''N''I > λXe''N''Xe}}), то концентрация 135Xe в активной зоне растёт, и наоборот.

Равновесная концентрация иода-135 {{math|''N''0I}} в работающем реакторе пропорциональна величине {{math|φ}}, в то время как равновесная концентрация ксенона-135 {{math|''N''0Xe}} мало зависит от неё при {{nobr|{{math|φ}} > 1017 нейтр./(м²·с)}}. Вследствие этого, при плотности потока {{nobr|{{math|φ}} > 1017 нейтр./(м²·с)}} величина {{math|''N''0I}} становится больше {{math|''N''0Xe}}. Так как постоянная распада {{math|λI > λXe}}, то в некотором интервале времени после остановки реактора {{math|λI''N''I > λXe''N''Xe}}. Поэтому концентрация 135Xe в остановленном реакторе вначале растёт до тех пор, пока активности 135I и 135Xe не станут равными (то есть до выполнения условия векового равновесия). После этого распад 135I уже не компенсирует убыль 135Xe, и концентрация последнего начинает уменьшаться вместе с иодом.

[[Файл:Reactor shutdown xe chart.svg|thumb|400px|Зависимость концентрации 135Xe (1) и [[реактивность ядерного реактора|реактивности]] (2) после остановки реактора. (До остановки реактора плотность потока нейтронов была {{math|φ}} = 1018 нейтр./(м²·с).)]]
На рисунке показано изменение концентрации {{math|''N''Xe(''t'')}} и реактивности {{math|ρ}} остановленного реактора, если плотность потока {{math|φ}} в работающем реакторе до остановки была равна 1018 нейтр./(м²·с). Максимальное [[отравление ядерного реактора|отравление]], наступающее через {{nobr|11 ч}} после остановки реактора, возрастает с увеличением плотности потока нейтронов {{math|φ}}.

[[Реактивность ядерного реактора|Реактивность]] остановленного реактора сначала падает, достигая минимума при максимальной концентрации ксенона, а затем увеличивается. Кривая изменения реактивности имеет вид ямы, а увеличение отравления после остановки реактора связано с накоплением 135I в работающем реакторе. Поэтому действие отравления на реактивность остановленного реактора называют ''иодной ямой''. Она не наблюдается в реакторах с плотностью потока нейтронов {{nobr|{{math|φ}} < 1017 нейтр./(м²·с)}}.

== Учёт иодной ямы при проектировании ==
При проектировании реактора учитывают эффект иодной ямы. Высокие значения удельной мощности требуют дополнительного увеличения загрузки ядерного топлива для компенсации иодной ямы. Иначе выключенный реактор будет невозможно вывести на мощность (особенно в конце [[кампания ядерного реактора|кампании]]) в течение нескольких десятков часов, пока не произойдёт почти полный распад 135Xe в активной зоне.

== Литература ==
* {{книга
| автор = {{nobr|Петунин В. П.}}
| заглавие = Теплоэнергетика ядерных установок
| место = М.
| издательство = [[Атомиздат]]
| год = 1960
}}
* {{книга
| автор = {{nobr|Левин В. Е.}}
| заглавие = Ядерная физика и ядерные реакторы
| издание = 4-е изд
| место = М.
| издательство = [[Атомиздат]]
| год = 1979
}}

== Примечания ==
{{примечания}}

[[Категория:Физика ядерного реактора]]
[[Категория:Ксенон]]

Иодная яма - История изменений

imported>EyeBot: автоматическая отмена правки участника 62.158.29.113 - R:6B ORES: 0.7894