Коэффициент использования тепловых нейтронов


Коэффициент использования тепловых нейтронов

Коэффициент использования тепловых нейтронов θ — параметр цепной ядерной реакции, показывающий, какая доля тепловых нейтронов поглощается ядерным горючим.

Содержание

Гомогенный реактор

Замедлитель и ядерное топливо в гомогенной активной зоне облучаются потоками тепловых нейтронов одинаковой плотности φ. Если принять, что гомогенная смесь состоит из замедлителя и ядерного топлива (урана), то влияние на коэффициент использования тепловых нейтронов θ таких параметров как разбавление урана замедлителем, обогащение урана и температура нейтронов будет следующим:

Количество тепловых нейтронов, поглощённых за 1 с в единице объёма гомогенной смеси:

Σaφ=(ΣЗaUa)φ, где

φ — нейтронный поток
Σaмакроскопическое сечение поглощения смеси;
ΣЗa — макроскопическое сечение поглощения замедлителя;
ΣUa — макроскопическое сечение поглощения урана.

Таким образом, коэффициент θ равен доле тепловых нейтронов, поглощённых в уране:

θ=ΣUaφ/Σaφ=ΣUa/(ΣUaЗa).

Если заменить макроскопические сечения микроскопическими по формуле Σi=Nσi, получим последнее выражение в виде

\theta = \frac {1} {1+N_3 \sigma^3_a / N_U \sigma^U_a }

Из анализа формулы следует три вывода:

  1. коэффициент θ гомогенной смеси не зависит от скорости нейтронов v, а значит, и от температуры нейтронов Tn, если сечение поглощения σa всех компонентов смеси подчиняется закону 1/v;
  2. с увеличением концентрации урана в смеси коэффициент θ стремится к единице. Наоборот, разбавление урана замедлителем ведёт к уменьшению коэффициента θ
  3. с повышением обогащения урана возрастают сечение поглощения σUa и коэффициент θ.

Гетерогенный реактор

Гетерогенная активная зона, в отличие от гомогенной, неоднородна для тепловых нейтронов, так как сечения поглощения замедлителя и материала ТВЭЛа резко различаются. Рассмотрим изменение величины θ при переходе от гомогенной системы к гетерогенной на примере цилиндрической ячейки, состоящей из уранового стержня и замедлителя.

Быстрые нейтроны теряют свою энергию в замедлителе, так как урановый стержень состоит только из тяжелых атомов. Следовательно, замедлитель является источником тепловых нейтронов. Из замедлителя тепловые нейтроны перетекают в урановый стержень. Величина потока нейтронов φ уменьшается от границы ячейки к её центру.

Поглощение тепловых нейтронов в гетерогенном реакторе ядрами замедлителя больше, чем в гомогенном. Поэтому при одинаковом составе активной зоны коэффициент θгет гетерогенного реактора меньше, чем коэффициент θгом гомогенного реактора. Переход от гомогенной системы к гетерогенной ухудшает использование тепловых нейтронов в цепной реакции. Например, в квадратной уран-графитовой решётке с шагом a=30 см и стержнем из природного урана диаметром d=3 см отношение количества атомов NC / NU=215, а коэффициент θгет=0,885. В гомогенной смеси с таким соотношением ядер углерода и природного урана значение θгом=0,915. В данном случае эффективность использования тепловых нейтронов при переходе к гетерогенной системе снижается примерно на 3%.

См. также

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.



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Коэффициент использования тепловых нейтронов" в других словарях:

  • коэффициент использования тепловых нейтронов — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN thermal utilization factor …   Справочник технического переводчика

  • коэффициент использования тепловых нейтронов — šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Begalinėje terpėje – daliojo nuklido ar branduolinio kuro sugertųjų šiluminių neutronų ir visų sugertųjų šiluminių neutronų skaičių dalmuo.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • коэффициент использования тепловых нейтронов — šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. thermal neutron utilization factor; thermal utilization factor vok. Ausnutzungsgrad für thermische Neutronen, m rus. коэффициент использования тепловых… …   Fizikos terminų žodynas

  • коэффициент использования тепловых нейтронов — šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Begalinėje terpėje – daliojo nuklido arba branduolinio kuro sugertų šiluminių neutronų ir visų sugertų šiluminių neutronų skaičių dalmuo. atitikmenys: angl.… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • Коэффициент размножения нейтронов — k  отношение числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов в предшествующем поколении во всём объеме размножающей нейтронной среды (активной зоны ядерного реактора). В общем случае, этот коэффициент может быть найден с помощью… …   Википедия

  • Эффективный коэффициент размножения нейтронов — Эффективный коэффициент размножения нейтронов  количество нейтронов, вызывающих новую реакцию деления, на один акт деления ядра. Обозначается в основном буквой k. При каждом делении ядра образуется определённое количество нейтронов, обычно 2 …   Википедия

  • Ядерный реактор — CROCUS Ядерный реактор  это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии. Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в …   Википедия

  • facteur d’utilisation thermique — šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Begalinėje terpėje – daliojo nuklido ar branduolinio kuro sugertųjų šiluminių neutronų ir visų sugertųjų šiluminių neutronų skaičių dalmuo.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • thermal utilization factor — šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Begalinėje terpėje – daliojo nuklido ar branduolinio kuro sugertųjų šiluminių neutronų ir visų sugertųjų šiluminių neutronų skaičių dalmuo.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • šiluminių neutronų panaudojimo koeficientas — statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Begalinėje terpėje – daliojo nuklido ar branduolinio kuro sugertųjų šiluminių neutronų ir visų sugertųjų šiluminių neutronų skaičių dalmuo. atitikmenys: angl. thermal utilization factor… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas