Neutron szorzótényező - egy
Neutron szorzótényező
neutron szorzótényező k - az arány neutronok száma a következő generációs neutronok az előző generációs egész térfogatát megszorozzuk neutron közeget (a nukleáris reaktormag). Az általános esetben, ez az együttható megtalálható a következő képlet segítségével négy tényező:
, ahol- k0 - végtelen szorzótényező a környezetben;
- μ - szorzó gyorsneutron;
- φ - Annak a valószínűsége, hogy elkerüljék rezonancia készítéséhez;
- θ - A hasznosítása termikus neutronok;
- η - A neutron hozam felvételét.
áttekintés
A művelet a reaktor szorzás részecskék - neutronok. Nagysága a szorzótényező bemutatja a teljes neutronok száma a mag térfogata átlagos ciklusidő neutron-kezelést.
Minden neutron részt vesznek a láncreakció, több szakaszban zajlik: születésük hasadási reakciót. szabad állapotban, akkor vagy a veszteség vagy a kihívást egy új részleg és az új neutronokat.
A kritikus állapotban a reaktor azzal jellemezve, hogy a értéke 1. Ha k = k <1, то состояние делящегося вещества считается подкритическим. а цепная реакция быстро затухает. В случае, если в начале процесса свободных нейтронов не было, цепная реакция не может возникнуть вообще. Состояние вещества, когда k> 1, az úgynevezett szuperkritikus. és a láncreakciót gyorsan növekszik. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg, bármilyen okból k csökken 1 vagy kevesebb.
A valós anyagok nehéz atommagok oszthatjuk spontán, így egy kis mennyiségű szabad neutront mindig ott van, és a rövid láncú reakció zajlik le a hasadóanyag folyamatosan. Továbbá, az ilyen reakciók lehet futtatni származó részecskékkel helyet. Emiatt amint k nagyobb egység, például elérni a kritikus tömeget. azonnal megkezdte a lavina fejlődésének egy láncreakció.
atomreaktor
Szabályozott nukleáris hasadási láncreakció használják nukleáris reaktorok. Reaktor üzemeltetése során, a hasadóanyag tartjuk kritikus állapotban bevezetésével kiegészítő összeget a mag a hasadóanyag, vagy növelése anyagok elnyelő neutronok. Része a reaktor, amelyben az energia felszabadulását a folyamat a nukleáris hasadási láncreakció, az úgynevezett mag.
kritikus paraméterek
Így a szorzótényező az egységet megvalósítani kiegyensúlyozása új neutronok és a veszteségeket. Az veszteség itt utal az esetben, ha a neutron nem okoz egy új részleg. A veszteség is előfordulhat két módon - a kimenet a neutron túl a hasadóanyag vagy abszorpciós osztás nélkül. Szivárgás neutronok a magból függ az alakja és építési, míg a veszteség a abszorpciós arány által meghatározott összetételét és mennyiségét az anyagok. A természetben, van még egy β-bomlás neutronok, de el lehet hanyagolni miatt a hosszú élettartamú szabad neutron (≈10³ S) képest az idő ciklusa a neutron a reaktorban mag.
Így a kifejezések meghatározását k = 1 van osztva 2 részből áll:
- Meghatározása végtelen szorzótényező sredek0, feltéve, hogy a veszteség a neutronok kívül a hasadóanyag nem fordul elő. Ha k0 kevesebb, mint egy, samopodderzhavayuschayasya láncreakció ebben a környezetben lehetetlen elvileg;
- Tekintettel a korlátozott mérete a tényleges reaktormag, mivel a végső döntést a közeg veszteségek neutronok több mint végtelen.
Így, ha k0> 1, akkor mindig van az összeg véges mérete, ami úgy érhető el, a feltétel
ahol w a valószínűsége, hogy elkerüljék a neutron szivárgás a végső térfogat. A frakció neutronok által elvesztett szivárgás, egyenlő lesz 1-w. Mivel w függ geometriai méreteinek a zóna (kevesebb, mint a végső térfogat, annál kisebb a felülete, amelyen keresztül a szivárgás léphet fel), ha k0> 1 mindig lehet választani méretei a mag, amelyben k = 1 A méretek megfelelő ez a feltétel, Úgy hívják a kritikus méretet. és a tömege hasadóanyag a kritikus térfogat - a kritikus tömeget.
Másrészt, amikor ismert méretű a mag (és ennek megfelelően, w), a probléma a számítási paramétereket a reaktor csökken a összetételének meghatározása érdekében a közeg a szükséges k0.
Fejlesztése hasadási láncreakció során az idő
Megváltoztatása a neutronok száma a reaktorban lehet nem kritikus a következő képlet:
ahol - míg neutron ciklust.
Azaz, ha egy bizonyos időpontban a reaktorban jelentése N neutronok, majd számos közülük kerül kn. és a különbség lesz.
Az oldatot a (2) egyenlet adja a függőség a neutronok száma az idő
ahol n0 - a neutronok száma a t = 0 időpontban.
a reaktor
A termikus reaktorok, a neutron ciklus eléri = 10 -3 sec. Ha vesszük k = 1,01, a teljes neutronok száma a második időtartamának növelését, és ennek megfelelően, és az energia-kibocsátás a reaktorban. Azonban az igazi reaktorok ilyen becslés túlzottak, mert nem veszi figyelembe a lag neutronokat.
A robbanás
Ha az előírtnál tiszta hasadóanyag, amelyre a neutron ciklus nagyságrendű 10 -8 mp. Például, az urán és a k = 1,1 neutronok száma növekedés 10 alatt 26-szor, hogy miután csak 6 mikroszekundum kezdete után a reakció megfelel a szétválás a körülbelül 40 kg-os urán egységnyi neutron ciklusidő, és minden legyen 6 msec több mint 400 kg. Ilyen pillanatnyi energia-kibocsátás egy nukleáris robbanás. A felszabaduló energia hasadási 1 kg urán egyenlő az energia a robbanás 20.000 tonna TNT TNT.
neutron ciklus
Tekintsük a 235 U hasadási termikus neutronok. Ennek eredményeképpen ez a felosztás jelenik n a következő generációs gyors neutronok. Mintegy felét neutronok energiája szükséges hívás osztály 238 U. nucleus ami körülbelül 2,8 új, gyors neutronokat. Factor mutatja, hogy hány alkalommal megnöveli a 235U hasadási neutronok miatt további 238 U hasadási, az úgynevezett együttható szorzata gyors neutronok.
Általában, a fejlesztés egy láncreakció is megakadályozza rezonancia neutronbefogási, azzal jellemezve, hogy olyan mennyiségű az úgynevezett rezonancia menekülési valószínűséggel megkötődik. Amikor a rezonancia neutronbefogási jelentkezik abszorpciós mag nélkül későbbi hasadási egy atom. Általában rezonancia elkészülne az anyagok kivételével az elsődleges hasadóanyag, így az ilyen anyag előfordulásának megpróbálja minimalizálni. Azonban lehetetlen teljesen elkerülni, mivel lehetetlen kizárni, például a jelenléte 238U, belép a reaktorba együtt 235 U. Is reaktor üzemeltetése során a munka elég más anyag, amely jelentős rezonancia befogó, például 239 Pu. majd 240 Pu.
Gyors és közbenső neutronokat gyengén szívódik fel a magok az atomok. Az egyetlen kivétel az abszorpció a mélyen fekvő rezonanciák atommagok közepes és nagy tömegű számokat. Annak ellenére, hogy a rezonancia szélessége r sokkal kisebb, mint az átlagos energia lassítás közben reset ξE legtöbb lelassuláshoz neutronok soha nem az energia, amely egybeesik a rezonancia energia a rezonancia abszorpció még mindig jelentős. Ez annak köszönhető, hogy nagyon nagy értékeket befogási keresztmetszet rezonancia energiák, és csökken a lassulás ξE meghatározó F növeli a fluxus kis energiákon.
Ha nincs szivárgás, az összes a termikus neutronok által abszorbeált atommagba a közeg a magban. Ez részben egy rezonancia Capture részben a hasadási 235 U. Mivel a heterogén reaktorokban ezek aránya értékek jelentős mértékben függ az a tér, az egységcella, ahol ezek a paraméterek határozzák frakció neutronok abszorbeált anyag alkalmazásával határozzuk meg hőtágulási együtthatójának θ, ezek egy részét a neutronok , okozott ebben a körzetben 235 U, x jelöl. Könnyen belátható, hogy a következő generációs keletkező neutronok csak ezt az értéket.
A képlet a négy tényező
Tegyük fel, hogy ennek eredményeként az egyes körzetek osztják az átlagos ν gyors neutronokat. Így, miután a neutron ciklusidő, n neutronok nμφθxν kapcsolja be a következő generációs neutronok. Így definíció szerint:
A tényleges számításokat, az x értékét nem használható önállóan. Ehelyett használja a képlet
,
amely a számos másodlagos neutronok jutó termikus neutron felszívódik a tüzelőanyag. Ezzel azt mondta, egy termikus reaktor k0 megtalálható, mint:
,
Ez az úgynevezett általános képletű négy tényező.
irodalom
- Klimov AN magfizika és a nukleáris reaktorok. M. Atomizdat 1971.
- Levin VE magfizika és a nukleáris reaktorok. 4. kiadás. - M. Atomizdat 1979.
- Petunin VP Teploenergetika nukleáris létesítmények M. Atomizdat, 1960.