Xenón-135

Xenón-135
Apariència del Xenón Archiu:Xe,54.jpg Taula completa
General
Nom, símbol	Xenón-135, 135Xe
Neutrons	81
Protones	54
Senyes de l'isòtop
Abundància natural
Periodo de semidesintegración	9,2 horas
Producte de desintegració
Massa de l'isòtop
Espin
Excés d'energia
Energia d'enllaç
Modo de degradació	Energia de degradació
Fissió espontànea (SF)
Degradació alfa

El xenón-135, ¹³⁵Xe és un isòtop inestable de xenón en un periodo de semidesintegración de 9,2 hores. El ¹³⁵Xe és producte de la fissió del urani (6,3 %), sent el verí nuclear absorbent de neutrons més poderós conegut (3 millons de barnés), per lo que té un efecte significatiu en l'operació d'un reactor nuclear.

Efectes de el ¹³⁵Xe en el reactor

L'incapacitat per a iniciar un reactor durant els efectes de el ¹³⁵Xe sol denominar-se inici impedit per xenón. El periodo durant el que reactor és incapaç d'anular els efectes de el ¹³⁵Xe és denominat temps mort xenón. Durant els periodos de funcionament en estat estacionario a un nivell constant de fluix de neutrons, la concentració de ¹³⁵Xe s'acumula fins a aplegar al seu valor d'equilibri per a eixa potència del reactor en unes 40 a 50 hores. Quan la potència del reactor s'incrementa, la concentració inicial de ¹³⁵Xe disminuïx degut a que el consum total és major en el nou nivell de potència més alt. Degut a que el 95 % de el ¹³⁵Xe és producte de la desintegració de el ¹³⁵I, el qual posseïx una vida mija de 6 a 7 hores, la producció de ¹³⁵Xe permaneix constant; en este punt, la concentració de ¹³⁵Xe alcança un mínim. La concentració llavors s'eleva fins al nou nivell d'equilibri per al nou nivell de potència en unes 40 a 50 hores. La magnitut i la taxa de canvi de la concentració durant les primeres 4 a 6 hores següents al canvi dels nivells de potència, depén del nivell inicial de potència sobre la cantitat de canvi del nivell de potència; el canvi en la concentració de ¹³⁵Xe és major per a un canvi major del nivell de potència. Quan la potència del reactor es reduïx, el procés s'invertix.

El ¹³⁵I és un producte de la fissió de l'urani en un rendiment d'un 1 %. Este ¹³⁵I decau en una vida mija de 6.7 hores a ¹³⁵Xe. D'esta forma, en un reactor nuclear en operació, el ¹³⁵Xe és contínuament produït. El ¹³⁵Xe posseïx una enorme capacitat d'absorció de neutrons, per lo que en l'ambient d'alt fluix de neutrons del centre d'un reactor nuclear, el ¹³⁵Xe prontamente absorbix un neutró i es convertix en ¹³⁶Xe estable. D'esta forma, en 50 hores, la concentració de ¹³⁵Xe alcança el seu equilibri a on la seua creació per decaiguda de el ¹³⁵I és balancejada en la seua destrucció per absorció de neutró.

Els alts nivells temporals de ¹³⁵Xe en la seua gran absorció de neutrons fa difícil el reinicie del reactor durant massa hores. L'absorció de neutrons de el ¹³⁵Xe actua com una barra de control reduint la reactivitat. L'incapacitat del reactor per a ser reiniciat durant els efectes de el ¹³⁵Xe es coneix a voltes com a inici impedit per xenón. El periodo durant el qual el reactor és incapaç d'anular els efectes de el ¹³⁵Xe és denominat temps mort xenón.

Si es troba disponible un control de reactivitat el reactor pot ser reiniciat pero un consum transitori de xenón deu ser cuidadosadament manejat. Quan les barres de control són extretes alcançant un nivell crític, el fluix de neutrons s'incrementa en varis órdens de magnitut i el ¹³⁵Xe comença a absorbir neutrons transmutándose en ¹³⁶Xe. El reactor consumix el verí nuclear. Quan açò ocorre, la reactivitat s'incrementa i les barres de control deuran ser gradualment reinsertadas o la potència del reactor d'incrementarà. La constant del temps d'este consum transitori depén del disseny del reactor, dels nivells de potència històrics del reactor en els últims dies, i de la configuració d'esta nova potència. Per a una posada típica de 50 % de potència a 100 % de potència, la concentració de ¹³⁵Xe cau al voltant de 3 hores. Fallar en el maneig transitori d'este xenón apropiadament va causar que la potència del reactor de Chernobyl es disparara aproximadament a 100 voltes lo normal causant una explosió de vapor. La taxa de consum de xenón és proporcional al fluix de neutrons i d'esta forma a la potència del reactor. Si la potència del reactor es duplica, el consum de xenón serà dos voltes més ràpit. Una gran taxa d'increment de la potència del reactor, comporta a un ràpit consum de xenón i un ràpit increment en la potència del reactor.

Els reactors que usen contínuament reprocesamiento en disseny similar al Reactor de sal fosa són capaces d'extraure ¹³⁵Xe des del combustible evitant estos efectes.

Decaiguda i productes de la captura

L'àtom de ¹³⁵Xe que no captura un neutró, decau en cesi-135, un dels 7 productes fisionables de llarc periodo de semidesintegración, mentres que l'àtom de ¹³⁵Xe que captura un neutró, es transmuta en ¹³⁶Xe estable. Proporcions estimades de ¹³⁵Xe durant un operació del reactor en estat "replanell" o estable que captura un neutró inclou 90 %, 39%-91% i "essencialment tot".

El ¹³⁶Xe provinent de la captura d'un neutró, acaba com una eventual fissió del xenón, la qual cosa inclou ¹³⁶Xe, ¹³⁴Xe, ¹³²Xe, i ¹³¹Xe produïts per fissió i desintegració beta, abans de capturar un neutró.

Els àtoms de ¹³³Xe, ¹³⁷Xe, i ¹³⁵Xe que no han capturat un neutró, decauen per desintegració beta a isòtops de cesi. La fissió produïx ¹³³Xe, ¹³⁷Xe, i ¹³⁵Xe en cantitats difícilment iguals, pero després de capturar un neutró, la fissió del cesi contindrà ¹³³Cs més estable (no obstant pot decaure en ¹³⁴Cs favorit per una activació neutrónica) i ¹³⁷Cs altament radioactivo com ¹³⁵Cs.