4.2. Замедлитель.

После сказанного ранее в п.3.2 ясно, что 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. Чем меньшую величину имеют макросечения погло­щения замедлителя в тепловой и эпитепловой областях энергий нейтронов, тем выше соответственно  и .

Объём замедлителя в активной зоне теплового реактора выбирается из соображений получения в нём теплового (близкого к максвелловскому) спектра, а это значит, что выбор в качестве замедлителя слабопоглощающего материала является единственной возможностью для повышения  и .

Кроме того, по условиям работы в активной зоне замедлитель (как и все реакторные материалы) 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.