Jodgrav eller xenongrav er tilstanden af en atomreaktor, efter at den er slukket eller dens effekt er reduceret, kendetegnet ved akkumulering af den kortlivede xenonisotop 135 Xe ( halveringstid 9,14 timer), som følge af det radioaktive henfald af jod isotopen 135 I (halveringstid 6,57 timer). Denne proces fører til det midlertidige udseende af betydelig negativ reaktivitet , hvilket igen gør det umuligt at bringe reaktoren til sin designkapacitet i en vis periode (ca. 1-2 dage).
Jodgraven er en af manifestationerne af den såkaldte "forgiftning" af en atomreaktor , hvilket er en af de største vanskeligheder, der gør det problematisk at drive et atomkraftværk i en konstant skiftende udgangseffekttilstand. Reaktorens drift under xenonforgiftning var en af de faktorer, der påvirkede udviklingen af Tjernobyl-ulykken . For at arbejde i rangeringstilstand i forbindelse med et atomkraftværk er det muligt at bygge et pumpekraftværk , som for eksempel ved det sydukrainske energikompleks .
I processen med fission af urankerner , under driften af en atomreaktor, blandt andre fissionsprodukter , dannes en radioaktiv isotop af jod 135 I. Som et resultat af β-henfald med en halveringstid på 6,57 timer, vender den sig ind i xenon-isotopen 135 Xe. Denne isotop er også radioaktiv, men dens halveringstid er længere - 9,14 timer. 135 Xe absorberer neutroner meget godt. De neutroner, der absorberes af det, kan naturligvis ikke deltage i kædereaktionen af uranfission, så tilstedeværelsen af 135 Xe reducerer reaktorens reaktivitetsmargin. I en reaktor, der opererer ved høj effekt, bestemmes tabet af 135 Xe af dets radioaktive henfald og "opbrænding" som følge af neutronfangst.
| 235 U eller 239 Pu | → | 135 Te | → | 135 I | → | 135 xe | → | 135Cs _ | → | 135 Ba |
| division (6,4 %) | β (19,2 s) | β (6,53 timer) | β (9,17 timer) | β (2,6 millioner år) |
eller
| 135 xe | → | 136 Xe |
| σ ≈ 3 10 6 stald (til termiske neutroner ) |
Efter at reaktoren er lukket ned, bliver neutronfluxtætheden φ i kernen praktisk talt lig nul. Ændringen i koncentrationen af 135 Xe i den aktive zone af nedlukningsreaktoren bestemmes af forskellen i hastighederne for β-henfald af 135 I og 135 Xe. I 1 s optræder λ I N I i 1 m³ kernebrændsel og λ Xe N Xe af 135 Xe kerner henfalder . Hvis aktiviteten af 135 I er større end aktiviteten af 135 Xe ( λ I N I > λ Xe N Xe ), så stiger koncentrationen af 135 Xe i kernen, og omvendt.
Ligevægtskoncentrationen af jod-135 N 0I i en arbejdsreaktor er proportional med værdien af φ , mens ligevægtskoncentrationen af xenon-135 N 0Xe afhænger lidt af den ved φ > 10 17 neutroner/(m²·s) . Som et resultat, ved en fluxtæthed φ > 10 17 neutroner/(m²·s), bliver værdien af N 0I større end N 0Xe . Da henfaldskonstanten λ I > λ Xe , så i et vist tidsinterval efter nedlukningen af reaktoren λ I N I > λ Xe N Xe . Derfor vokser koncentrationen af 135 Xe i den stoppede reaktor indledningsvis, indtil aktiviteterne af 135 I og 135 Xe bliver ens (det vil sige indtil den sekulære ligevægtsbetingelse er opfyldt). Derefter kompenserer henfaldet af 135 I ikke længere for tabet af 135 Xe, og koncentrationen af sidstnævnte begynder at falde sammen med jod.
Figuren viser ændringen i koncentrationen N Xe ( t ) og reaktiviteten ρ af nedlukningsreaktoren, hvis fluxtætheden φ i driftsreaktoren før nedlukningen var lig med 10 18 neutroner/(m²·s). Den maksimale forgiftning , som opstår 11 timer efter reaktorens nedlukning, stiger med en stigning i neutronfluxtætheden φ .
Reaktiviteten af nedlukningsreaktoren falder først, når et minimum ved den maksimale xenonkoncentration og stiger derefter. Reaktivitetskurven har form af en brønd, og stigningen i forgiftning efter nedlukning af reaktoren er forbundet med ophobning af 135 I i driftsreaktoren. Derfor kaldes effekten af forgiftning på reaktiviteten af en nedlukket reaktor en jodgrube . Det ses ikke i reaktorer med en neutronfluxtæthed φ < 10 17 neutroner/(m²·s) .
Ved design af en reaktor tages der hensyn til effekten af jodgraven. Høje værdier af specifik effekt kræver en yderligere stigning i nukleart brændstofbelastning for at kompensere for jodgraven. Ellers vil nedlukningsreaktoren være umulig at bringe til magten (især i slutningen af kampagnen ) i flere ti timer, indtil næsten fuldstændig henfald af 135 Xe i kernen sker.