Топливные циклы: открытый, закрытый. Способы реализации, достоинства и недостатки
Обращение нейтронов в бесконечной размножающей среде. Жизненный цикл нейтронов. Коэффициент размножения
Скачать 2,4 Mb.
|
хим тех 1-5 (Восстановлен)
| Обращение нейтронов в бесконечной размножающей среде. Жизненный цикл нейтронов. Коэффициент размножения.
Рассмотрим "пакет" из N0 = 100 нейтронов рожденных со средней энергией 2 МэВ. Часть нейтронов, сталкиваясь с изотопом 238U, вызовет его деление. Число нейтронов возрастет до N0*µ, где µ - коэффициент размножения на быстрых нейтронах. Замедлившись до резонансных значений энергии часть нейтронов поглотится ядрами 238U, и их общее число составит: N0*µ*φ8, где φ8 - вероятность избежать резонансного захвата ядрами 238U. Замедлившись до тепловых энергий часть нейтронов поглотится в изотопе урана 235U, эта часть составляет: N0*µ*φ8*θ5, где θ5 - вероятность поглощения нейтронов в 235U. Коэффициент размножения - важнейшая характеристика цепной реакции деления, показывающая отношение числа нейтронов данного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения в бесконечной среде. Часто используется и другое определение коэффициента размножения - отношение скоростей генерации и поглощения нейтронов. Коэффициент размножения эффективный (коэффициент критичности) - отношение числа нейтронов данного поколения к числу нейтронов предыдущего поколения в реакторе. Он определяет динамику цепной ядерной реакции: при k=1 реакция идет с постоянной скоростью, при k>1 ускоряется, при k<1 затухает. Состояние реактора, при котором эффективный коэффициент размножения Kэфф=1 называется критическим. Состояния с Kэфф1> и Kэфф<1 называются соответственно надкритическим и подкритическим. Самоподдерживающаяся цепная реакция деления - цепная реакция в среде, для которой коэффициент размножения больше или равен единице. На каждый поглощенный нейтрон приходится в среднем νf5 рожденных нейтронов. В результате количество нейтронов второго поколения составит: N2= N0*µ*φ8*θ5*νf5, где νf5 - количество нейтронов деления на один акт захвата нейтрона ядром 235U. В данном случае мы не рассматривали потери нейтронов, связанные с вылетом за пределы среды размножения (утечку нейтронов), поэтому данная формула справедлива только для бесконечной среды. Коэффициент размножения: Kбес - формула четырех сомножителей - характеризует среду в которой происходит размножение если Kбес < 1 то цепная реакция невозможна, ни при каких условиях. Если Kбес > 1 то можно подобрать размеры и массу среды таким образом, чтобы реакция была осуществима, поскольку от размеров и массы зависит количество нейтронов, вылетающих за пределы среды и не участвующих в цепной реакции. Если обозначить за Pут - вероятность нейтрона избежать утечки из реактора то условием протекания реакции является: Кэф = Pут * Kбес = 1 или Pут = 1/ Kбес. Приведем возможные значения коэффициентов: для среды с параметрами µ = 1.05; φ8= 0.823; θ5 = 0.823; νf5 = 2.071; коэффициент размножения Kбес = 1.54, чтобы в такой среде протекала цепная реакция, вероятность избежать утечки должна быть не менее Pут = 0.65. В этом случае количество нейтронов во втором поколении составит: N2=N0 * Kбес*Pут = 100*1.54*0.65 = 100, следовательно, Kэф = 1. Величина утечки определяет критическую массу и критические размеры. Эти параметры зависят также от формы активной зоны реактора (или заряда в атомной бомбе). Для шара они меньше чем для цилиндра или параллелепипеда Скачать 2,4 Mb. Поделитесь с Вашими друзьями:
|