Потери - нейтрон
Cтраница 3
Хотя отмеченная выше асимптотика для больших систем ( R-оо) хорошо согласуется с результатами расчетов по более точным моделям, зависимость критической массы горючего от R для малых систем формулой (5.159) определяется некорректно. Это возрастание не следует из формулы (5.159), так как односкоростная модель не достаточно точно оценивает потери нейтронов в результате утечки их через границы системы. [31]
В процессе деления ядер урана поглощаются медленные нейтроны и выделяются быстрые. Чтобы процесс деления протекал эффективно, необходимо выделяющиеся быстрые нейтроны превращать в медленные, при этом не должно происходить потери нейтронов. [32]
Тщательное изучение этого явления показало, что нейтроны и позитроны вылетают не одновременно. В момент попадания частички в ядро алюминия вылетает только нейтрон, позитрон же выбрасывается значительно позже - уже не первоначальным ядром, а тем, которое осталось после потери нейтрона. [33]
Для предупреждения цепной ядерной реакции достаточное количество нейтронов должно теряться либо за счет утечки, либо за счет поглощения, не сопровождающегося делением. Поэтому расчет аппаратуры на условия Критичности ведут аналогично расчету реакторов, но при этом задаются противоположной целью. Расчет ведут таким образом, чтобы была гарантия того, что потери нейтронов за счет поглощения, не сопровождающегося делением, или вследствие утечки будут достаточны для избежания возникновения цепной реакции. При решении проблем контроля за условиями критичности иногда приходится пользоваться расчетами, основанными на теории реактора, но чаще предельные критические условия определяются эмпирическим путем. [34]
 |
Принципиальные схемы ядерных реакторов. [35] |
Принципиальные схемы ядерного реактора показаны на рис. 19.1. Делящееся вещество ( ядерное горючее) размещают в так называемых тепловыделяющих элементах ( твэлах), покрытых защитной оболочкой. Такие нейтроны называются медленными или тепловыми. Снижение энергии нейтронов достигается применением различных замедлителей ( графит, вода обычная или тяжелая), имеющих в своем составе легкие атомы, сталкиваясь с которыми быстрые нейтроны теряют скорость. Располагаемые в реакторе твэлы окружены отражателем, уменьшающим потери нейтронов в окружающую среду. [36]
Нужно, однако, заметить, что такая цепная реакция возможна лишь при определенных условиях. Потеря нейтронов происходит по очень простой причине. Некоторые ядра, захватывая нейтроны, не испытывают деления. Даже в совершенно чистом уране возможны потери нейтронов вследствие особых свойств его изотопов. Последний содержится в столь ничтожном количестве, что его можно не учитывать. Изотопы 238 и 235 ведут себя по-разному. Изотоп 235 испытывает деление под действием как быстрых, так и медленных нейтронов, причем с большей вероятностью под действием медленных нейтронов. Для того, чтобы изотоп 238 испытывал деление, нужны нейтроны с энергией не меньше 1 мэв. При такой энергии деление происходит, но вероятность его очень мала. Изотоп 238 обладает еще той особенностью, что при определенной энергии нейтронов он поглощает нейтроны без деления при каждом соударении. Такая энергия называется резонансной. Это свойство изотопа 238 обусловливает большие затруднения при практическом осуществлении цепной реакции. [37]
Очевидно, что непременным условием возникновения цепной реакции является наличие размножающихся нейтронов. Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов, возникающих в некотором звене реакции, к числу таких нейтронов в предшествующем ему звене. Величина k определяется, во-первых, значением v, во-вторых, вероятностями различных процессов взаимодействия нейтронов с ядрами делящегося вещества и примесей в нем, а также размерами системы. Роль последнего фактора существенна потому, что с уменьшением размеров активной зоны увеличивается доля нейтронов, выходящих за ее пределы, и уменьшается возможность дальнейшего развития цепной реакции. Потери нейтронов пропорциональны площади поверхности, а генерация нейтронов пропорциональна массе и, следовательно, объему делящегося вещества. [38]
Очевидно, что непременным условием возникновения цепной реакции является наличие размножающихся нейтронов. Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов, возникающих в некотором звене реакции, к числу таких нейтронов в предшествующем ему звене. Величина k определяется, во-первых, значением v, во-вторых, вероятностями различных процессов взаимодействия нейтронов с ядрами делящегося вещества и примесей в нем, а также размерами системы. Роль последнего фактора существенна потому, что с уменьшением размеров активной зоны увеличивается доля нейтронов, выходящих за ее пределы, и уменьшается возможность дальнейшего развития цепной реакции. Потери нейтронов пропорциональны площади поверхности, а генерация, нейтронов пропорциональна массе и, следовательно, объему делящегося вещества. Минимальные, размеры активной зоны, при которых возможно осуществление цепной реакции, называют критическими размерами, а минимальную массу делящихся веществ, находящихся в системе критических размеров - критической массой. Отражатель возвращает в активную зону большую часть вылетевших из нее нейтронов. [39]
Очевидно, что непременным условием возникновения цепной реакции является наличие размножающихся нейтронов. Коэффициентом размножения нейтронов называют отношение числа нейтронов, возникших в некотором звене реакции, к числу таких нейтронов в предшествующем ему звене. Величина k определяется, во-первых, значением v1, во-вторых, вероятностями различных процессов взаимодействия нейтронов с ядрами делящегося вещества и примесей в нем, а также размерами системы. Роль последнего фактора существенна потому, что с уменьшением размеров активной зоны увеличивается доля нейтронов, выходящих за ее пределы, и уменьшается возможность дальнейшего развития цепной реакции. Потери нейтронов пропорциональны площади поверхности, а генерация нейтронов пропорциональна массе и, следовательно, объему делящегося вещества. [40]
Однако не все нейтроны последующего поколения вызывают деление. Некоторые нейтроны могут быть захвачены примесями или потеряны в объеме делящегося материала еще каким-либо образом. Часть нейтронов теряется также и вследствие вылета из системы, имеющей конечные размеры. Относительное число нейтронов, вылетающих из системы и, следовательно, не участвующих в поддержании и развитии цепной реакции, зависит от размеров и формы системы. В куске чистого урана-235 или плутония-239 сравнительно легко получить коэффициент размножения, равный единице или больше, если размеры этого куска достаточно велики и, таким образом, мало относительное число нейтронов, выбывающих из реакции благодаря вылету через поверхность. Отсюда становится ясным понятие критического размера системы, ниже которого потери нейтронов настолько велики, что саморазвивающаяся цепная реакция невозможна. [41]
Страницы: 1 2 3