Замедлитель


Замедлитель

Замедле́ние нейтро́нов — процесс уменьшения кинетической энергии свободных нейтронов в результате их многократных столкновений с атомными ядрами вещества. Вещество, в котором происходит процесс замедления нейтронов, называется замедли́телем. Замедление нейтронов применяется, например, в ядерных реакторах на тепловых нейтронах.

Содержание

Общие сведения

В ходе ядерных реакций, образуются, как правило, быстрые нейтроны (с энергией > 1 МэВ). Быстрые нейтроны при соударениях с атомными ядрами теряют энергию крупными порциями, расходуя её, главным образом, на возбуждение ядер или их расщепление. В результате одного или нескольких столкновений энергия нейтрона становится меньше минимальной энергии возбуждения ядра (от десятков кэВ до нескольких МэВ, в зависимости от свойств ядра). После этого рассеяние нейтрона ядром становится упругим, то есть нейтрон расходует энергию на сообщение ядру скорости без изменения его внутреннего состояния. При одном упругом соударении нейтрон теряет, в среднем, долю энергии, равную \frac {2A} {(A + 1)^2} где А — массовое число ядра-мишени. Эта доля мала для тяжёлых ядер (1/100 для свинца) и велика для лёгких ядер 1/7 для углерода и 1/2 для водорода). Поэтому замедление нейтронов происходит на лёгких ядрах гораздо быстрее, чем на тяжёлых.

Вещество N t, мксек LБ, см
Свинец 1600 1300 200
Графит 110 70 43
Вода 23 3 13
Среднее число столкновений N, среднее время замедления t и среднее квадратичное удаление LБ нейтрона от источника при замедлении нейтрона в неограниченной среде от энергии 1 МэВ до энергии 0,1 эВ

В процессе замедления нейтронов образуются т. н. тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии со средой, в которой происходит замедление. Средняя энергия теплового нейтрона при комнатной температуре равна 0,04 эВ.

В процессе замедления часть нейтронов поглощается ядрами или вылетает из среды наружу, то есть теряется. В замедлителях, содержащих лёгкие ядра, потери на поглощение малы и большая часть нейтронов, испущенных источником, превращается в тепловые нейтроны, при условии, что размеры замедлителя достаточно велики, по сравнению с размером LБ.

Особенности применения

К числу лучших замедлителей, широко используемых в ядерной физике и ядерной технике для превращения быстрых нейтронов в тепловые, относятся вода, тяжёлая вода, бериллий, графит.

Вода

Достоинства обычной воды как замедлителя — её доступность и дешевизна. Недостатками воды являются низкая температура кипения (100 °C при давлении 1 атм) и поглощение тепловых нейтронов. Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива на основе обогащённого урана.

См. также:

Тяжёлая вода

Тяжёлая вода по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Недостатком тяжёлой воды является её высокая стоимость.

См. также:

  • Графит

    Природный графит содержит до 20 % различных примесей, в том числе и бор, хороший поглотитель. Поэтому природный графит непригоден как замедлитель нейтронов. Реакторный графит получают искусственно из смеси нефтяного кокса и каменноугольной смолы. Сначала из смеси прессуют блоки, а затем эти блоки термически обрабатывают при высокой температуре. Графит имеет плотность 1,6—1,8 г/см3. Он сублимирует при температуре 3800—3900 °С. Нагретый в воздухе до 400 °C графит загорается. Поэтому в энергетических реакторах он содержится в атмосфере инертного газа (гелий, азот).

    См. также:

    Бериллий

    Бериллий один из лучших замедлителей. Он имеет высокую температуру плавления (1282 °C) и теплопроводность, совместим с углекислым газом, водой, воздухом и некоторыми жидкими металлами. Однако, в пороговой реакции 9Be(n, 2n)2α возникает гелий, поэтому при интенсивном облучении быстрыми нейтронами внутри бериллия накапливается газ, под давлением которого бериллий распухает. Применение бериллия ограничено также его высокой стоимостью. Из бериллия изготавливают отражатели и вытеснители воды в активной зоне исследовательских реакторов.

    Литература

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

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Замедлитель" в других словарях:

  • замедлитель — ингибитор Словарь русских синонимов. замедлитель сущ., кол во синонимов: 3 • антискорчинг (1) • …   Словарь синонимов

  • Замедлитель — Moderator вещество с малой атомной массой, служащее для замедления образующихся при делении ядер нуклидов, нейтронов с высокой энергией (0,5 10 МэВ) до тепловых энергий (менее 1 эВ). Вещество в активной зоне ядерного реактора, служащее для… …   Термины атомной энергетики

  • ЗАМЕДЛИТЕЛЬ — (НЕЙТРОНОВ). В ядерной физике вещества, в состав которых входят легкие ядра, например, графит и ТЯЖЕЛАЯ ВОДА; используется в ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ для замедления БЫСТРЫХ НЕЙТРОНОВ, вырабатываемых при реакции ДЕЛЕНИЯ для поддержания ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • замедлитель — [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2 е издание М.: РУССО, 1995 616 с.] Тематики электротехника, основные понятия EN retarder …   Справочник технического переводчика

  • замедлитель — 3.2.4.4. замедлитель: Энергопоглощающее устройство, используемое для уменьшения скорости движения машины путем динамического торможения. Источник: ГОСТ Р ИСО 3450 99: Машины землеройные. Тормозные системы колесных машин. Требован …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • замедлитель — lėtiklis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. moderator; retardant; retarder vok. Hemmstoff, m; Verzögerungsmittel, n rus. замедлитель, m; ингибитор, m pranc. inhibiteur, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • замедлитель — lėtiklis statusas T sritis chemija apibrėžtis Procesą lėtinanti medžiaga. atitikmenys: angl. moderator; retarder rus. замедлитель …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • замедлитель — stabdiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stop block; stop gear; stopper vok. Abstellung, f; Stopper, m; Stopvorrichtung, f rus. замедлитель, m; стопор, m pranc. arrêtoir, m; dispositif d’arrêt, m …   Fizikos terminų žodynas

  • замедлитель — lėtiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. moderating material; moderator vok. Bremsmittel, n; Bremsstoff, m; Moderator, m rus. замедлитель, m pranc. matériel modérateur, m; modérateur, m; substance modératrice, f …   Fizikos terminų žodynas

  • замедлитель — lėtintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. retarder vok. Verzögerungsgerät, n rus. замедлитель, m; замедляющее устройство, n pranc. retardateur, m …   Fizikos terminų žodynas

Книги

Другие книги по запросу «Замедлитель» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.