Коэффициент - размножение - нейтрон
Cтраница 3
 |
Схема цепной реакции в реакторе. [31] |
Чтобы иметь возможность оценивать, насколько быстро будет нарастать цепная реакция в произвольном объеме расщепляющегося материала, ученые ввели так называемый коэффициент размножения нейтронов. [32]
Чтобы цепная реакция деления поддерживалась на неизменном уровне, необходимо иметь возможность непрерывно регулировать ход этой реакции, поскольку даже незначительное превышение коэффициента размножения нейтронов над единицей немедленно приведет к взрыву, а при Яэфф1 цепная реакция быстро затухает. Установка, в которой осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, называется ядерным реактором. [34]
Здесь первые два сомножителя определяются только свойствами вещества, а вторые два зависят от конструкции реактора; она должна быть такой, чтобы коэффициент размножения нейтронов без учета запаздывающих нейтронов был чуть меньше единицы, а при учете запаздывающих нейтронов - чуть больше единицы. [35]
Для того чтобы выделять энергию в постоянном или, во всяком случае, в регулируемом количестве, нужно создать такую установку, которая позволяла бы управлять коэффициентом размножения нейтронов. Эти установки называются ядерными реакторами или котлами. В такой установке мы должны иметь возможность начать цепную реакцию с коэффициентом размножения, незначительно превышающим единицу. Тогда концентрация нейтронов внутри котла, а вместе с ней и мощность реактора начнут расти. Доведя мощность до желательной, надо иметь возможность сделать коэффициент размножения точно равным единице. Реакция станет самр-поддерживающейся: число нейтронов и выделяемая в единицу времени энергия будут неизменными. [36]
Для того чтобы выделять энергию в постоянном или, во всяком случае, в регулируемом количестве, нужно создать такую установку, которая позволяла бы управлять коэффициентом размножения нейтронов. Эти установки называются ядерными реакторами или котлами. В такой установке мы должны иметь возможность начать цепную реакцию с коэффициентом размножения, незначительно превышающим единицу. Тогда концентрация нейтронов внутри кот -, ла, а вместе с ней и мощность реактора начнут расти. Доведя мощность до желательной, надо иметь возможность сделать коэффициент размножения точно равным единице. Реакция станет самоподдерживающейся: число нейтронов и выделяемая в единицу времени энергия будут неизменными. [37]
УХ - удельная скорость реакции ( в расчете на один исходный нейтрон); и () - скорость зарождения нейтронов в делящемся веществе, определяющаяся вероятностью спонтанного деления ядер данного изотопа при отсутствии внешнего облучения вещества нейтронами; У2 - удельная скорость убыли числа нейтронов; а - вероятность захвата нейтрона, испущенного в предшествующем акте реакции, делящимся ядром; [ i - коэффициент размножения нейтронов в реакции, равный отношению числа нейтронов, возникших в некотором звене цепной реакции, к числу таких же нейтронов в предшествующем звене цепи; t - время. [38]
Прежде чем перейти к описанию ядерного реактора, кратко расскажем о тех условиях, которые должны быть созданы для осуществления незатухающей цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов показывает, во сколько раз число нейтронов каждого последующего поколения, образовавшееся при делении ядер U235, больше числа нейтронов предыдущего поколения. [39]
Это условие будет выполнено, если коэффициент размножения нейтронов k больше или равен единице. Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов в каком-либо поколении к числу нейтронов предшествующего поколения. Под сменой поколений понимают деление ядер, при котором поглощаются нейтроны старого поколения и рождаются новые-нейтроны. [40]
Однако реактор имеет конечные размеры. Поэтому коэффициент размножения нейтронов для реактора должен быть записан в виде / С / Со ( 1 - р), где р - вероятность вылета нейтрона за пределы реактора. Чтобы реактор начал работать, необходимо, чтобы коэффициент / С был больше единицы. Во время работы реактора коэффициент размножения / С должен в точности равняться единице. [41]
Однако реактор имеет конечные размеры. Поэтому коэффициент размножения нейтронов для реактора должен быть записан в виде / С / Со ( 1 - р), где р - вероятность вылета нейтрона за пределы реактора. Чтобы реактор начал работать, необходимо, чтобы коэффициент / С был больше единицы. Во время работы реактора коэффициент размножения К должен в точности равняться единице. [42]
Эта величина равна отношению числа N нейтронов, получившихся в результате деления, к числу N нейтронов, вызвавших деление ядер: К N / N. Иными словами, коэффициент размножения нейтронов равен отношению числа нейтронов последующего поколения к числу нейтронов предшествующего поколения. Характер развития ядерной реакции деления зависит от того, какая доля нейтронов, испускаемых при делении ядер, используется для последующего деления. При К 1 реакция не может быть цепной. [43]
Таким образом, значительная часть нейтронов, освободившихся при делении, теряется, и цепная реакция может идти только в том случае, если в каждый последующий момент число нейтронов, находящихся в некотором объеме вещества, будет больше или, по крайней мере, не меньше, чем в предшествующий момент времени. Такой процесс характеризуется коэффициентом размножения нейтронов, который в случае самоподдерживающейся цепной реакции должен быть не меньше единицы. [44]
Таким образом, значительная часть нейтронов, освободившихся при делении, теряется, и цепная реакция может идти только в том случае, если в каждый последующий момент число нейтронов, находящихся в некотором объеме вещества, будет больше или, по крайней мере, не меньше, чем в предшествующий момент времени. Такой процесс характеризуется коэффициентом размножения нейтронов, который в случае самоподдерживающейся цепной реакции должен быть не меньше единицы. [45]
Страницы: 1 2 3 4