碳化硼控制棒

碳化硼控制棒是用於控制反應堆的反應性的可動部件。也就是説，反應堆內鏈式反應的強弱，可用控制棒予以控制。另外，控制棒還可用於控制反應堆的功率分佈，避免形成較大的功率峯，確保燃料元件不超過設計極限值。

(1)補償從熱態零功率至滿功率燃料和慢化劑温度效應引起的反應性虧損以及由於功率再分佈引起的反應性變化;

(2)用以實現提高或降低反應堆功率，或者移動控制棒實現快速的負荷跟蹤，使核電廠具有變工況運行能力;

(3)在各種運行工況下，用控制棒實現快速或緊急停堆，並保持一定的熱停堆反應性裕度;

(4)補償變工況時的瞬態氙效應所引起的反應性變化，以及藉助於控制棒移動來抑制氙振盪。因此壓水堆內控制棒是按不同功能進行分組，一般分為停堆控制棒組，控制功率分佈的控制棒組以及功率調節控制棒組。 ^[1] 

控制棒能控制的反應性大小，用控制棒的反應性價值來表徵。一根或一組控制棒插入反應堆前和插入反應堆後的反應堆有效增殖係數之差與插入前的反應堆有效增殖係數之比，稱為這一根或這一組控制棒的反應性價值。也就是，控制棒吸收的中子有效增殖性在反應堆總的有效增殖性中所佔的份額。對於壓水堆，各控制棒組的總的反應性價值一般約為7%～10%。

控制棒插入堆內愈深，吸收的中子愈多，使反應速率減慢，以至停止；而把棒從堆內抽出時，吸收中子減少，可使反應堆起動或使反應加快。這種調節一般都通過自動裝置進行。

碳化硼（B4C）是一種重要的快堆中子吸收材料。B有10B和11B兩種同位素，天然B中10B約佔19.8at%，佔80.2at%的11B幾乎不吸收中子，只有10B吸收中子發生反應產生鋰和氦。

目前，快中子反應堆普遍採用不同10B富集度的熱壓燒結碳化硼芯塊作為中子吸收體材料，這是因為10B同位素的中子吸收截面高，吸收能譜寬，成本較低，吸收中子後不產生強的二次輻射，易於後處理。快堆設計一般選用熱壓燒結天然 B4C芯塊製造屏蔽組件，用含不同富集10B的熱壓燒結B4C芯塊製造控制棒組件。

碳化硼熔點2450℃，密度2490 kg/m，不受酸和鹼的侵蝕，但不耐高温水腐蝕。在沸水堆中，常用碳化硼粉末包以不鏽鋼做成十字型控制棒，而在快中子堆中，則常用碳化硼燒結塊包以不鏽鋼做成棒組件。由於硼受輻照後產生氦，所以這種控制件要考慮棒的腫脹問題。 ^[2] 

碳化硼控制棒能控制的反應性大小，用控制棒的反應性價值來表徵。一根或一組控制棒插入反應堆前和插入反應堆後的反應堆有效增殖係數之差與插入前的反應堆有效增殖係數之比，稱為這一根或這一組控制棒的反應性價值。也就是，控制棒吸收的中子有效增殖性在反應堆總的有效增殖性中所佔的份額。對於壓水堆，各控制棒組的總的反應性價值一般約為7%～10%。