Una fuente de neutrones de arranque es una fuente de neutrones utilizada para la iniciación estable y fiable de una reacción nuclear en cadena en reactores nucleares , cuando están cargados con combustible nuclear nuevo , cuyo flujo de neutrones procedente de la fisión espontánea es insuficiente para un arranque fiable, o tras periodos prolongados de parada. Las fuentes de neutrones garantizan una población mínima constante de neutrones en el núcleo del reactor, suficiente para un arranque sin problemas. Sin ellas, el reactor podría sufrir rápidas excursiones de potencia durante el arranque desde un estado con muy pocos neutrones autogenerados (núcleo nuevo o tras una parada prolongada).
Las fuentes de arranque normalmente se insertan en posiciones regularmente espaciadas dentro del núcleo del reactor , en lugar de algunas de las barras de combustible .
Las fuentes son importantes para el arranque seguro del reactor. La fisión espontánea y la radiación ambiental, como los rayos cósmicos , sirven como fuentes débiles de neutrones, pero son demasiado débiles para que la instrumentación del reactor las detecte; confiar en ellas podría llevar a un arranque "a ciegas", que es una condición potencialmente insegura. Los arranques a ciegas se utilizaron en los primeros días del programa de submarinos nucleares estadounidenses, antes de que se resolvieran los problemas de corrosión del revestimiento de las fuentes de arranque. (La fuga de las primeras fuentes de neutrones contaminó los reactores, lo que hizo que el mantenimiento fuera peligroso.) [1] Por lo tanto, las fuentes se colocan de manera que el flujo de neutrones que producen siempre sea detectable por los instrumentos de monitoreo del reactor. Cuando el reactor está en estado de apagado, las fuentes de neutrones sirven para proporcionar señales a los detectores de neutrones que monitorean el reactor, para garantizar que estén operativos. [2] El nivel de equilibrio del flujo de neutrones en un reactor subcrítico depende de la intensidad de la fuente de neutrones; por lo tanto, se debe garantizar un cierto nivel mínimo de actividad de la fuente para mantener el control sobre el reactor cuando se encuentra en un estado fuertemente subcrítico, es decir, durante los arranques. [3]
Las fuentes pueden ser de dos tipos: [4]
Cuando se utilizan fuentes primarias de plutonio-238 /berilio, pueden fijarse a barras de control que se retiran del reactor cuando se enciende, o revestirse con una aleación de cadmio , que es opaca a los neutrones térmicos (lo que reduce la transmutación del plutonio-238 por captura de neutrones) pero transparente a los neutrones rápidos producidos por la fuente. [2]
La reacción en cadena en el primer reactor crítico, CP-1 , se inició con una fuente de neutrones de radio-berilio. De manera similar, en los reactores modernos (después de la puesta en marcha), la emisión retardada de neutrones de los productos de fisión es suficiente para sostener la reacción de amplificación y, al mismo tiempo, producir tiempos de crecimiento controlables. En comparación, una bomba se basa en neutrones inmediatos y crece exponencialmente en nanosegundos.