ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.02.2019
Просмотров: 6156
Скачиваний: 1
Цепная реакция
Замедляющие свойства активной среды могут быть описаны тремя величинами:
вероятностью нейтрону избежать поглощения замедлителем во время замедления,
вероятностью
φ
избежать резонансного захвата ядрами
238
U
и вероятностью
f
тепловому
нейтрону поглотиться ядром горючего, а не замедлителя. Величина
f
-
коэффициент
теплового использования.
Величины
φ
и
f
зависят не только от относительного количества замедлителя, но и
от геометрии его размещения в активной зоне.
Активная зона:
гомогенной и гетерогенной –
φ
гет
>
φ
гом
, но
f
гет
< f
гом
Для оценки коэффициента размножения
k
∞
теплового реактора используется
приближенная
формула четырех сомножителей
:
k
∞
=η∙φ∙f∙ε
ε -
коэффициент размножения на быстрых нейтронах.
Эффективный коэффициент размножения реальной активной зоны конечных размеров
k
эфф
=k
∞
∙p
з
∙p
Т
p
з
– вероятность избежать утечки из акт. зоны замедляющихся нейтронов
p
Т
– вероятность избежать утечки из а.з. т. н.
n
σi
нейтронов деления 1-го поколения рождаются в делениях
235
U
под действием
ТН.
При замедлении до
T
n
=1.1
МэВ
(порог деления
238
U
) часть нейтронов вызывает
деление
238
U
→ общее число
i-
го
поколения возрастает в
ε
раз:
n
σi
∙ ε
(
ε
– коэф.
размножения на б. нейтронах).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
нейтронов замедляются в переделах акт. зоны (
p
з
– вероятность избежать
утечки из акт. зоны замедляющихся нейтронов).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ
нейтронов избегают резонансного захвата и при замедлении становятся
тепловыми (
φ
– вероятность избежать резонансного захвата при замедлении).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
нейтронов избегают утечки из а.з. при диффузии и поглощаются в а.з.
(
p
Т
– вероятность избежать утечки из а.з. т. н.).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
∙f
т. н. поглотятся ядрами топлива
235
U
(
f
– коэффициент
использования т.н.).
n
σi
нейтронов деления 1-го поколения рождаются в делениях
235
U
под действием
ТН.
При замедлении до
T
n
=1.1
МэВ
(порог деления
238
U
) часть нейтронов вызывает
деление
238
U
→ общее число
i-
го
поколения возрастает в
ε
раз:
n
σi
∙ ε
(
ε
– коэф.
размножения на б. нейтронах).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
нейтронов замедляются в переделах акт. зоны (
p
з
– вероятность избежать
утечки из акт. зоны замедляющихся нейтронов).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ
нейтронов избегают резонансного захвата и при замедлении становятся
тепловыми (
φ
– вероятность избежать резонансного захвата при замедлении).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
нейтронов избегают утечки из а.з. при диффузии и поглощаются в а.з.
(
p
Т
– вероятность избежать утечки из а.з. т. н.).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
∙f
т. н. поглотятся ядрами топлива
235
U
(
f
– коэффициент
использования т.н.).
Из них:
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
∙f∙η
завершаться делением ядер
235
U
(
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
∙f∙η
делений
тепловыми нейтронами)
В результате этих делений ядер
235
U
ТН в активной зоне рождаются
n
σi
∙ ε ∙p
з
∙φ∙ p
Т
∙f∙η
новых быстрых нейтронов следующего
(i+1)
-
го поколения
Для управления стационарной ц.р. –
запаздывающие нейтроны.
Чтобы регулировать течение ц.р. - время жизни одного поколения нейтронов
должно быть достаточно велико.
t
0
тепловых нейтронов мало:
t
0
= 10
-3
сек
НО, наряду с мгновенными нейтронами (
~10
-16
сек
) -
запаздывающие нейтроны (доля
μ~ 0.75∙10
-2
) со средним временем жизни
t
с
= 14,4
сек
.
Пусть в а.з. с
k
среднее время жизни нейтронов одного поколения равно
Т
.
Тогда за единицу
t
число нейтронов
N
изменится в
(k-1)
/Т
раз, т. е.
/
0
(
1)
(
)
1
t
dN
N k
T
N
N e
dt
T
k
Т=10
-4
÷ 10
-6
с: даже при
Т=10
-4
N
возрастет в
100
раз при
k-1=10
-3
за
0.46 с
Учет запаздывающих нейтронов:
k=k
мгн
+k
зап.
Если доля ЗН –
β →
k
зап
=
βk, k
мгн
= (1-
β)k
(
1)
;
мгн
зап
зап
зап
N k
k
dN
С
dС
С
N
dt
T
T
dt
T
T
C
– число осколков , способных испускать ЗН
Из всех БН
η:
-
η (1- β)
– мгновенные;
ηβ;
k=k
мгн
+k
зап
→
можно подобрать
k(1-
β)=1
→ kβ=0.0075 → k=1.0075.
Среднее время жизни
t
с
= 14,4
сек
Запаздывающие нейтроны
Ядерные реакторы
Ядерный реактор
-
устройство, в котором осуществляется управляемая ц.я.р.,
сопровождающаяся выделением энергии.
Составные части: активная зона с ядерным топливом, обычно окруженная отражателем
нейтронов, теплоноситель, система регулирования цепной реакции, радиационная
защита, система дистанционного управления.
Основная характеристика ядерного реактора является его мощность.
Мощность в 1 МВт соответствует ц.р., в которой происходит 3×10
16
актов
деления в 1 сек.
В зависимости от относительного
расположения топлива и замедлителя:
Гомогенные реакторы
гетерогенные реакторы.
Гомогенная активная зона - раствор уранил-
сульфатной соли (U
2
SO
4
)
в обычной или
тяжелой воде.
Более распространены гетерогенные
реакторы.