Cтраница 3
Основной замедлитель ядерного реактора - регулирующий стержень, контролирующий уровень реактивности реактора и содержащий поглощающий материал с большим поперечным сечением захвата нейтрона. [31]
К сожалению, обычные конструкционные материалы - железо, медные сплавы и легирующие сталь элементы - обладают довольно большим поперечным сечением захвата нейтронов. Этим объясняется, почему ядерные реакторы изготовляются из такого редкого металла, как цирконий. Этот металл обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и стойкостью против действия жидкометаллических теплоносителей, например натрия, и сравнительно малым поперечным сечением захвата нейтронов. [32]
Наиболее часто применяемыми замедлителями являются графит ( поперечное сечение захвата 0 0032 барн) и тяжелая вода ( 2Н2О; поперечное сечение захвата 0 0003 барн), На рис. 5.15 приведены различные стадии процесса в ядерном реакторе, в качестве топлива в котором использован природный уран, а на рис. 5.16 показано поперечное сечение типичного реактора с графитом в качестве замедлителя. Реактор состоит из больших графитовых блоков, через которые проходят каналы с урановыми стержнями, заключенными в тонкие алюминиевые или бериллиевые кассеты. Через эти каналы проходит также охлаждающий агент ( которым может быть двуокись углерода) для удаления тепла, выделяющегося при процессах деления; это тепло используют в промышленных целях при помощи теплообменников. Важной частью такого реактора являются устройство для получения искусственных радиоактивных изотопов при облучении нейтронами ( разд. [33]
Это расхождение результатов пытались объяснить распылением желатинного слоя, но при этом не учитывалось, что необходимо принимать во внимание зависимость поперечного сечения захвата ядер от энергии. [34]
В активной зоне охлаждаемых водой энергетических реакторов цирконий применяют в качестве конструкционного материала, а гафний, в связи с его большим поперечным сечением захвата нейтронов - для управляющих элементов. [35]
В регулирующих стержнях, с другой стороны, сердцевина обычно состоит из поглощающих элементов гафния, кадмия или бора, которые имеют значительные поперечные сечения захвата нейтронов и, будучи помещенными в реактор, поглощают нейтроны для уменьшения уровня рабочей энергии реактора. В данном случае требуется плакированный слой для защиты материала сердцевины в регулирующем стержне. [36]
Способность металлов поглощать тепловые нейтроны характеризуется поперечным сечением захвата их в барнах; наилучшими для использования в ядерных реакторах являются металлы с большим поперечным сечением захвата. К ним относятся кадмий, бор и гафний. Однако эти материалы или неполностью удовлетворяют предъявляемым требованиям, или слишком дороги. Например, кадмий имеет большое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, но температура плавления его невысокая. У бора низкие механические свойства и поэтому его используют в качестве легирующей присадки. Наиболее приемлем гафний; однако получение гафния в чистом виде весьма сложно и дорого. В области изыскания материалов для ядерных реакторов ведутся непрерывные исследования. [37]
Ядрам атомов присущ ряд периодически изменяющихся свойств: ядерные моменты ( собственные, магнитные и ква-друпольные), устойчивость и энергия связи, поперечное сечение захвата частиц, энергия присоединения одного нуклона и др. Периодическое изменение ядерных свойств может быть объяснено закономерным распределением нуклонов в ядре, составляющим основу оболочечной теории строения ядер, предложенной Гепперт-Майер, Иенсеном, Фин-бергом и др. Эта теория позволила выделить особую группу магических и субмагических ядер и наметить принципиальные пути построения общей системы устойчивых и радиоактивных изотопов, отражающей периодическое изменение ядерных свойств. [38]
К [49] имеет значение 2; при более низких температурах он уменьшается, что происходит, по-видимому, вследствие того, что при температуре ниже 170 поперечное сечение захвата электрона / - - центрами для КС1 резко уменьшается. Тот факт, что максимальное значение т) между 170 и 190 К равно 2, имеет большое значение, так как это возможно лишь в том случае, если каждый освобожденный электрон присоединяется ко второму / - - центру с образованием / - - центра. Здесь каждый квант освобождает из / - - центра электрон, который, присоединяясь к анионной вакансии, создает, таким образом, второй / - - центр. [39]
Важное значение имеет для современной ядерной техники различное отношение циркония и гафния к захвату тепловых нейтронов: цирконий обладает очень малым поперечным сечением захвата нейтронов - всего 0 18 барн, тогда как поперечное сечение захвата нейтронов гафния составляет 120 барн. Малейшая примесь гафния к цирконию существенно влияет на это свойство циркония, повышая величину поперечного сечения. [40]
Предполагается, что когда используются медленные нейтроны, то делится только U235, когда же используются быстрые нейтроны, то решение вопроса о том, какой из изотопов делится, зависит от более детальных сведений о поперечном сечении захвата нейтронов при больших энергиях. [41]
В ядерной энергетике в качестве охладителя пригоден только изотоп литий-7, который имеет гораздо меньшее поперечное сечение захвата тепловых нейтронов ( 1 0 барн), чем природный литий ( 70 бирн) и тем более изотоп литий-6, поперечное сечение захвата которого равно 912 барн. [42]
В ранних работах Бурлефингер, Эвальд ( 1963), Кавард ( 1969), Видал и др. ( 1969) использовали теорию Линдхарда для расчета потери энергии частиц и глубины проникновения, но при этом принимали, что поперечное сечение захвата ядер не зависит от энергии частиц. Такое допущение необоснованно в рассматриваемом диапазоне энергий, поэтому ниже будет введена соответствующая поправка. [43]
Поглощение ( 3 -, ( 3 и у-излучения вызывает создание микродефектов в кристаллах ( ближние и дальние пары: вакансия и атом в между-узлии), нарушает связи в неметаллических материалах. Металлы, обладающие меньшим поперечным сечением захвата ( а), в меньшей степени подвергаются воздействию излучения и могут быть использованы для изготовления деталей и узлов ядерных реакторов. [44]
Эти измерения показали, что поперечное сечение захвата электронов резко снижается с ростом температуры, а сечение захвата дырок не зависит от температуры. [45]