Bu yazımda nükleer reaktörün korunmasında ve kontrol edilmesinde kullanılan materyallerin gereksinimleri hakkında bilgi vereceğim. Nükleer reaktörlerde nötron çarpım faktörü, nötron emme sistemi vasıtasıyla kontrol edilir. Bu sistem içinde nötronları iyi absorbe eden materyaller kullanılır.
Nötron emicinin çekirdekten çıkarılması, çekirdekteki nötron sayısının artması ile sonuçlanır, çekirdek dahil edilmesiyle ise tam tersi yönde hareket gerçekleşir, yani çekirdekteki nötron sayısı düşer. Bu etki reaktörün gücünün düşmesine neden olur. Ekstrem durumlarda yani kaza ile sonuçlanması muhtemel kritik durumlarda acil müdahale edilmesi için reaktörlerde kaza önleme sistemi mevcuttur. (органы аварийной защиты – reaktör acil durum koruma sistemi)
Nükleer reaktör acil durum koruma sistemi için kullanılması gereken materyalin seçimi büyük bir sorumluluk gerektirir. Bu materyalin seçimindeki temel hususlar şöyle sıralanabilir.
- Materyal efektif olarak nötronları soğurabilmelidir, absorbe edebilmelidir.
- Nötronları absorbe etme özelliği değişmemelidir.
- Mekanik ve termal fiziksel özellikleri yüksek sıcaklık ve basınç altında çekirdekteki radyoaktif ışımalar esnasında değişmemelidir.
Bu sistemde kullanılan materyaller aşağıdaki tabloda verilmiştir.
| Materyal | Nötron emme olasılığı | tepkime | Т erime |
| Bor (B-10) | 3840 | (h,α) | 2300 |
| Каdmiyum (Cd) | 2450 | (h,γ) | 321 |
| Hafniyum (Hf) | 105 | – « – | 2220 |
| Gadolinyum (Gd) | 46000 | – « – | 1350 |
| Evropium (Eu) | 4300 | – « – | 900 |
Atom enerjisinde en yaygın olarak bor elementi kullanılır. Bor atomunun nötron tutmasıyla birlikte;
tepkimeleri gerçekleşir. Görüldüğü üzere tepkime iki kanal üzerinden devam eder. İkinci kanalda triton çekirdeğini oluşturur. (Triton çekirdeği 1 proton ve 2 nötron ihtiva eder.) Triton çekirdeğinin yarılanma ömrü 12 yıldır. Tepkimeden anlaşıldığı gibi borun nötronlarla etkileşiminden büyük bir kinetik enerji ve alfa ışımaları meydana gelir. Bu nedenle borun kullanıldığı sistemlerde ısı açığa çıkacağı için soğutulması ve bunun organize edilmesi gerekir.
Bor geniş bir enerji spektrumunda nötronları iyi emme potansiyeline sahip olduğu için ve göreceli olarak maliyeti daha az olduğu için nükleer enerjide tercih edilir. Bor elementi bor karbür B4C olarak preslenmiş tabletler halinde çelik muhafazaların içinde kullanılır.