Reflector de neutrones - una parte estructural de un arma nuclear que rodea el material fisionable, o un reactor nuclear que rodea la zona activa . El objetivo principal del reflector es evitar la fuga de neutrones al medio ambiente. En algunos casos, un reflector también puede denominarse zona de reproducción .
De hecho, no existen reactores sin reflectores de neutrones. La zona activa que descansa sobre la base ya tiene un reflector al menos desde abajo, ya que todas las sustancias reflejan neutrones. . Sin embargo, está claro que la eficiencia de la reflexión de neutrones es mayor cuanto mayor es el albedo de la sustancia reflectante. La colocación de reflectores cerca del cuerpo, en cuyo volumen se difunden los neutrones generados por alguna fuente , conduce a una disminución de la fuga de neutrones. Algunos de esos neutrones que abandonaron su volumen en el proceso de difusión al llegar a la superficie del cuerpo regresan, ya que en la sustancia del reflector los neutrones también participan en la difusión caótica. Los neutrones reflejados se reflejan de nuevo desde el primer volumen, etc., lo que se acompaña principalmente de un aumento en el flujo de neutrones en el límite entre el cuerpo y el reflector. Un aumento del flujo en los puntos de la frontera con respecto al flujo en el interior del cuerpo significa una disminución del gradiente de flujo en la frontera o de la corriente de difusión, que es igual a la fuga de neutrones de una unidad de superficie del cuerpo. por unidad de tiempo.
Si no nos referimos a un medio arbitrario con una fuente extraña de neutrones, sino a un medio reproductor en un estado crítico (consulte el factor de multiplicación de neutrones ), entonces la disminución de la fuga cuando se une al núcleo del reflector aumenta w y pone al reactor en un estado supercrítico. . Para que el reactor vuelva a ser crítico a una constante k 0 , es necesario, a su vez, reducir w reduciendo el volumen del núcleo. Así, las dimensiones críticas de un reactor con reflector son siempre menores que las de un reactor sin reflector. Desde un punto de vista práctico, esto es beneficioso. La liberación de energía en el reactor solo es posible en un estado crítico. Cuando, por causas naturales, el reactor se vuelve subcrítico, la liberación de energía se detiene y parte del material fisionable del reactor queda sin utilizar. No hace falta decir que es conveniente hacer esta parte lo más pequeña posible. El uso de reflectores sirve para este propósito hasta cierto punto.
Los reflectores de los reactores nucleares térmicos e intermedios están hechos de sustancias moderadoras . Dichos reflectores absorben débilmente los neutrones y contribuyen a su desaceleración en el reactor. En los reactores de grafito y de agua pesada , el grafito se utiliza como reflector, como el material más accesible y con buenas propiedades de difusión. En este caso, el ahorro de núcleo es aproximadamente igual a la longitud de difusión de los neutrones en el grafito, es decir, unos 50 cm.
En los reactores de agua ligera , como moderador, siempre hay una capa de agua de 10 cm o más entre el núcleo y la vasija del reactor, que sirve como depósito de agua. Esta capa ya es un reflector, proporcionando la máxima economía posible de la zona activa. Por lo tanto, fuera de la vasija de un reactor de agua, un reflector de grafito es inútil, y tales reactores no tienen un reflector como diseño separado. Los núcleos de los reactores moderados por agua dispersan neutrones predominantemente con alta energía en lugar de neutrones térmicos. Por tanto, la economía del núcleo está determinada por el retorno de neutrones intermedios, parcialmente moderados, y en valor absoluto alcanza los 7 cm.
Los reactores de neutrones intermedios contienen poco moderador y los neutrones son absorbidos por la materia antes de que se vuelvan térmicos. Los núcleos de estos reactores dispersan neutrones rápidos e intermedios. El mejor reflector de estos neutrones es el berilio . Además, el berilio es el mejor moderador para reactores intermedios de pequeñas dimensiones críticas, es decir, reactores con una alta concentración de material fisionable en el núcleo. El agua ordinaria es inferior al berilio porque, debido a una disminución en la sección transversal de dispersión del hidrógeno a energías superiores a 0,1 MeV, es más fácil que los neutrones rápidos atraviesen su volumen que el berilio.
Los reactores de neutrones rápidos no deben contener sustancias que moderen los neutrones, ya que la moderación reduce la relación de reproducción, cuyo gran valor es la principal ventaja física de un reactor rápido sobre los reactores de otro tipo. El material de los reflectores de los reactores de neutrones rápidos es 238 U o 232 Th pesados , que también son materias primas para la reproducción de nuevos materiales fisionables. Dichos reflectores, por supuesto, reducen las dimensiones críticas de las zonas activas, pero su función principal es acumular nuevos materiales fisionables resultantes de la absorción de neutrones dispersados por la zona activa. Por tanto, no se les llama reflectores de neutrones, sino zonas de cría .