Enverinament per xenón

El enverinament per xenón, també cridat pou de yodo, és una desactivació temporal d'un reactor nuclear per l'acumulació de verins nuclears de vida mija curta en el núcleu del reactor. Els isòtops principals responsables d'este fenomen són el yodo-135 i xenón-135, que posseïxen una elevada secció eficaç per a absorbir neutrons. La seua presència en un reactor és una de les principals raons de les fluctuacions de potència de la reacció atòmica que es produïxen quan es canvia la posició de les varetes de control.

L'acumulació de productes de fissió de vida mija baixa, que absorbixen neutrons i actuen com a verins nuclears del reactor, es diu intoxicació o enverinament per xenón. L'acumulació de verins de llarga duració o inclús estables, que també absorbixen neutrons, forma la cridada escoria del reactor.

Desintegració i grau de cremat dels productes de fissió

Un dels productes de la fissió més comunes és el teluro-135, que sofrix una desintegració beta en un periodo de semidesintegración de 19 segons per a donar yodo-135. S'acumula en el reactor segons una taxa proporcional a la velocitat de la fissió, que a la seua volta és proporcional a la potència tèrmica del reactor. El yodo-135 sofrix desintegració beta en un periodo de semidesintegración de 6,57 hores per a donar xenón-135 . El rendiment de ¹³⁵Xe per a la fissió de l'urani és del 6,3 %; aproximadament el 95 % del xenón-135 procedix de la descomposició de yodo-135. L'isòtop ¹³⁵Xe té una elevada secció eficaç per als neutrons tèrmics, 2,6·10⁶ barns, per lo que actua com un absorbent de neutrons o "verí" que pot ralentisar o detindre la reacció en cadena despuix d'un periodo d'operació. Açò va ser observat en els primers reactors nuclears construïts pel Proyecte Manhattan americà per a la producció de plutoni. En vista d'això, els dissenyadors han pres mides en el disseny per a aumentar la reactivitat del reactor (el número de neutrons per fissió que seguixen fisionando atres àtoms del combustible nuclear). L'enverinament del reactor per ¹³⁵Xe va eixercitar un important paper en el desastre de Chernobyl.

El xenón-135 és l'absorbent de neutrons més poderós conegut. La seua acumulació en les barres de combustible reduïx significativament la reactivitat del núcleu del reactor. Per mig de captura de neutrons, el Xe-135 es transforma ("es crema") per a donar xenón-136, que és estable i no absorbix neutrons de manera significativa. La velocitat de "cremat" és proporcional al fluix de neutrons, que és proporcional a la potència del reactor. Un reactor treballant al doble de potència tindrà el doble de velocitat de "combustió" del xenón.

El xenón-135 es desintegra per emissió beta en un periodo de semidesintegración de 9,2 hores per a donar cesi-135; un núcleu de reactor enverinat es recupera espontàneament despuix de varis periodos de semidesintegración. Per a alguns reactors, la concentració de ¹³⁵Xe serà igual a la seua concentració d'equilibri a tota potència. Despuix de 3 dies de paralisació, el núcleu es pot supondre que estarà lliure de ¹³⁵Xe, sense que això introduïxca errors en els càlculs de reactivitat.

L'aument de la concentració de ¹³⁵Xe durant la baixada de potència del reactor pot reduir la reactivitat lo suficient per a paralisar el reactor de modo efectiu. Com no hi ha suficients neutrons per a compensar la seua absorció per ¹³⁵Xe, ni per a cremar el xenón acumulat, el reactor té que ser mantingut en estat de tancament durant 1 o 2 dies fins que suficients núcleus de ¹³⁵Xe es desintegren. L'impossibilitat de que el reactor siga reiniciat en eixe estat es diu arrancada impedida per xenón o caiguda en un pou de yodo; la duració d'esta situació es coneix com a temps mort per xenón, cort per enverinament, o profunditat del pou de yodo. Pel risc d'estes situacions, en la primitiva indústria nuclear soviètica moltes operacions de reparació es varen realisar en reactors en funcionament, perque els temps de parada de més d'una hora durien a l'acumulació de xenón que podria mantindre al reactor fòra de llínea per un temps significatiu, baixar la producció de les valioses armes de plutoni-239, i motivar una investigació per part d'un comité i el castic dels operadors.

Oscilacions de la concentració de xenón-135

La interdependencia entre l'acumulació de ¹³⁵Xe i el fluix de neutrons pot donar lloc a fluctuacions periòdiques en la potència. En els reactors grans, en poc acoplament del fluix de neutrons entre les seues regions, les faltes d'uniformitat del fluix poden conduir a la formació d'oscilacions en la concentració de xenón, variacions locals periòdiques de la potència del reactor movent-se a través del núcleu en un periodo d'unes 15 hores. Una variació local del fluix neutrónico causa un aument en el cremat de ¹³⁵Xe i la producció de ¹³⁵I, l'agotament de ¹³⁵Xe aumenta la reactivitat en la regió central. La densitat local d'energia pot canviar en un factor de tres o més, mentres que la potència mija del reactor es manté més o menys sense canvis. Un fort coeficient de temperatura negatiu per a la reactivitat causa el amortiguamiento d'estes oscilacions, i això és una característica desijable del disseny de reactors.