Коэффициент размножения на быстрых нейтронах

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах μ — показатель, учитывающий влияние деления ядер ²³⁸U быстрыми нейтронами на ход цепной реакции в реакторе на тепловых нейтронах.

Содержание

1 Размножение на быстрых нейтронах
- 1.1 Гомогенная среда
- 1.2 Гетерогенная среда
2 Смотрите также
3 Литература

[править] Размножение на быстрых нейтронах

В реакторах на тепловых нейтронах с ядерным топливом из слабообогащённого урана (<5 %) концентрация ²³⁸U во много раз больше концентрации ²³⁵U. Делений ядер ²³⁵U быстрыми нейтронами очень мало, и их обычно не принимают в расчёт. Однако число делений ядер ²³⁸U нейтронами с энергией E_{n_{>1,0 МэВ может быть значительным, и они оказывают заметное влияние на ход цепной реакции.}}

_{[править] Гомогенная среда}

_{В гомогенной активной зоне ядра ²³⁸U окружены большим количеством ядер замедлителя. Нейтроны деления, проникая через окружение, с большей вероятностью испытывают столкновения с легкими ядрами и замедляются до энергий ниже порога деления ²³⁸U. Вследствие этого коэффициент размножения на быстрых нейтронах в гомогенных реакторах мало отличается от единицы.}

_{[править] Гетерогенная среда}

_{В гетерогенном реакторе быстрые нейтроны движутся сначала в ТВЭЛах среди ядер ²³⁸U. Поэтому вероятность столкновения с ядром ²³⁸U и его деления в гетерогенном реакторе значительно больше, чем в гомогенном реакторе. Она зависит от пути быстрого нейтрона в ядерном топливе, то есть от размеров ТВЭЛов, концентрации ²³⁸U, а также от шага решётки а. В толстом ТВЭЛе быстрый нейтрон проходит больший путь, чем в тонком, значит, и коэффициент размножения на быстрых нейтронах в первом случае больше, чем во втором. Если шаг решётки а намного превосходит длину рассеяния быстрого нейтрона в замедлителе λ_S, то большинство быстрых нейтронов попадает в другой ТВЭЛ, замедлившись до энергий E_{n_{<l,0 МэВ. Поэтому коэффициент μ для решёток с шагом a>>λ_S определяется только размерами и составом ТВЭЛа. Например, для стержней из природного урана радиусом R см}}}

μ≈1+1,75·10^-2R.

В водо-водяных реакторах ТВЭЛы образуют тесную решетку (a<<λ_S). Таким расположением ТВЭЛов уменьшают поглощение тепловых нейтронов в воде. В тесных решётках нейтроны деления успевают пройти несколько ТВЭЛов до замедления ниже пороговой энергии деления ²³⁸U. Наиболее высок коэффициент размножения на быстрых нейтронах в ВВЭР. Для отношения ядер водорода и ²³⁸U N_H/N_S>3 коэффициент размножения на быстрых нейтронах рассчитывают по приближённой формуле:

μ≈1+0,22(N₈/N_H).

Рассчитатаем коэффициент размножения на быстрых нейтронах:

Для уран-графитовой решётки с а=14 см и диаметром стержня из природного урана 3 см. Длина рассеяния в графите λ_S=2,5 см. Поэтому шаг уран-графитовой решетки a>>λ_S. Следовательно, μ=1+1,75·10^-2·1,5≈1,026.
для ВВЭР с N_H/N₈=5. Коэффициент μ для ВВЭР σ=1+0,22·0,2=1,044.

[править] Смотрите также

Коэффициент размножения нейтронов

[править] Литература

Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. М. Атомиздат, 1971.
Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок М.: Атомиздат, 1960.

Категория: Физика ядерного реактора