subcritisch

Subkritisch is een term die vooral in de kernfysica en kerntechniek wordt gebruikt om een toestand te beschrijven waarin een kernsplijtingketen zich niet zelfstandig kan in stand houden. De relevante maatstaf is de effectieve vermenigvuldigingsfactor keff. Als keff kleiner is dan 1, spreekt men van subkritische toestand; keff gelijk aan 1 duidt op kritisch, en keff groter dan 1 op superkritisch.

In een subkritisch systeem is er geen zelfonderhoudende kettingreactie zonder een aanvullende neutronenbron. Als die externe neutronenbron wordt verwijderd, neemt het aantal neutronen en de reacties af en gebeurt er een exponentiële afname van de neutronenpopulatie. Subkritische systemen worden vaak ontworpen met extra veiligheidsmarges en vereisen een continue of pulserende neutronenbron om de gewenste activiteit te handhaven.

Toepassingen en contexten

Subkritische configuraties komen voor in acceleratordriven systemen (ADS) en in onderzoeksreactoren met spallatiebronnen. In deze ontwerpen wordt een extern neutronenbron (vaak een deeltjesversneller die botsingen in een tungstel- of ander zwaar metaal veroorzaakt) gebruikt om de kettingreactie op gang te houden zonder dat de kern zichzelf kan blijven fissioneren. Deze benadering wordt bekeken voor veiligheidstoepassingen en voor de transmutatie van kernafval, waar de reactiviteit beter controleerbaar kan zijn.

Metingen en definities

Subkriticiteit wordt vaak gekwantificeerd met de reactiviteit ρ of met het verschil keff−1, uitgedrukt in breedte- of subcriticaliteitsmetingen zoals pcm (per honderdduizend). In praktijksituaties wordt de toestand geëvalueerd met neutronische metingen en dynamische tests die de reactie op veranderingen in de neutronenbron karakteriseren.