На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Дополнительно
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









11.2. Среднее время жизни поколения нейтронов в тепловом реакторе

11.2.1. Среднее время жизни мгновенных нейтронов.

В соответствии с нашими представлениями о физических процессах, в которых участвуют все  мгновенные нейтроны,  время жизни “среднестатистического” теплового нейтрона, рождаемого в результате замедления мгновенного нейтрона, состоит из трёх  слагаемых - следующих друг за другом времени деления,  времени замедления и времени диффузии.

  • Время деления ( tдел ) - это время  от момента поглощения ядром топлива теплового нейтрона до момента испускания осколком разделившегося ядра мгновенного нейтрона.    Нам уже известно,  что этот промежуток времени мал  и имеет порядок величины~ 10 -13 с как для  235U, так и для 239Pu. Время деления практически не зависит  от энергии  нейтронов,  вызывающих  деления, и представляет собой физическую константу делящегося нуклида.
  • Время замедления (tзам) - это время от момента рождения мгновенного нейтрона до момента, когда его энергия снизится до уровня энергии сшивки. Об этом промежутке времени также уже упоминалось при рассмотрении закономерностей процесса замедления. Величина  его - порядка  ~ 10 -5 с и менее,  она определяется  совокупностью материалов активной зоны реактора, главным образом, видом и количеством используемых замедлителей.
  • Время диффузии (tдиф) - время от момента, когда нейтрон стал тепловым  (то есть пересёк при замедлении уровень энергии сшивки Ec), до момента, когда он поглотился.  Время диффузии тепловых нейтронов в тепловых реакторах - величина порядка  ~ 10 -4 с (не более) и также определяется совокупностью материалов активной зоны, главным образом, соотношением  количеств топлива и поглотителей.
Таким образом, среднее время жизни поколения мгновенных нейтронов (её принято обозначать буквой l - первой буквой английского слова lifetime - время жизни) 
                                           l  = tдел  +  tзам  +  tдиф               (11.12)
является величиной порядка  ~ 10 - 4 с  (и не выше ). Ранее отмечалось, что реактор с такой величиной времени жизни поколения нейтронов неуправляем.

11.2.2.      Среднее время жизни поколения всех нейтронов в реакторе.

Условимся вначале, что, поскольку нам предстоит подсчитывать среднее время жизни поколения всех (мгновенных и запаздывающих) нейтронов, общим  для  всех их началом отсчёта будет приниматься момент начала нейтронного цикла, то есть момент поглощения теплового нейтрона ядром топлива, совпадающий с моментом начала деления ядра. Если сравнить последовательность чередования  физических процессов, происходящих с мгновенными и запаздывающими нейтронами на оси времени (рис.11.5), то становится очевидным, что время жизни запаздывающих нейтронов любой группы представляет собой сумму времени жизни мгновенных нейтронов и времени запаздывания этой группы.

Действительно,  время жизни мгновенных нейтронов l есть сумма последовательно чередующихся времён деления, замедления и диффузии, а время жизни запаздывающих нейтронов i-ой группы - сумма последовательно  чередующихся времён деления, запаздывания, замедления  и диффузии.

Маленькое изображение 

Рис. 11.5. Последовательность протекания во времени физических процессов с мгновенными и запаздывающими     нейтронами  любой  (i-ой) группы )  в тепловом  реакторе.

Следовательно, время жизни запаздывающих нейтронов любой группы
                                          lзi ≈ l  + tзi                            (11.13)
отличается от времени жизни мгновенных нейтронов на величину времени запаздывания этой группы. Знак приблизительности равенства (11.13) означает только то, что времена замедления мгновенных и запаздывающих нейтронов неодинаковы (поскольку мгновенные нейтроны начинают замедление с уровня энергии Е = 2.0 МэВ, а запаздывающие нейтроны различных групп - с уровней, лежащих в пределах от 0.25 до 0.63 Мэв).  Впрочем,  эта разница времён замедления мгновенных и запаздывающих нейтронов - небольшая.

Поэтому величина среднего времени жизни поколения всех нейтронов (мгновенных и запаздывающих шести групп)  принимается как средневзвешенная величина, то есть как сумма произведений времени жизни нейтронов каждой группы на их эффективную долю выхода в общем  балансе генерации всех нейтронов:

Маленькое изображение 

Подстановка  в (11.16) известных  значений физических констант распада предшественников ( βэi и λi ) всех  шести групп и ранее указанное время жизни мгновенных нейтронов  в результате даёт величину среднего времени жизни поколения тепловых нейтронов в реакторе порядка
_
l  ~ 10 -1 c  то есть 0.1 с.
Сравнивая эту величину с результатом численного анализа решения элементарного уравнения кинетики реактора, можно сделать вывод:
Наличие в активной зоне реактора небольшого ( менее 0.7 %) количества запаздывающих нейтронов увеличивает величину среднего времени  жизни поколения нейтронов в реакторе  по крайней мере на три порядка величины, благодаря чему управление реактором становится не только принципиально возможным, но и сравнительно простым и безопасным.
 
В этом заключается не только роль Природы, создавшей запаздывающие нейтроны, но и значение трудов наших соотечественников - Я.Зельдовича и Ю.Харитона, - обосновавших роль запаздывающих нейтронов в деле управления цепной реакцией деления  в 1940 г., т.е. задолго до её практического осуществления.



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2024
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.