- •А.И. Охрименко
- •Г.Димитровград
- •Предисловие.
- •1. Введение
- •1.1. Типы ядерных реакторов и основные процессы в них
- •1.2. Основные ядерные реакции. Поглотитель. Отражатель. Активная зона реактора.
- •1.3 Источники нейтронов, детекторы нейтронов.
- •1.4. Микроскопическое сечение ядерных реакций.
- •1.5. Простейшее уравнение баланса нейтронов. Коэффициент размножения бесконечной среды. Концентрация ядер, макроскопическое сечение. Скорость реакции, поток нейтронов.
- •1.6. Эффективный коэффициент размножения, вероятность избежать утечки, реактивность реактора.
- •1.7. Замедление нейтронов, спектр нейтронов, классификация реакторов по спектру.
- •1.8. Мощность реактора.
- •2. Структура активной зоны реакторов на тепловых нейтронах и ее характеристики.
- •2.1 Схема реактора
- •2.2. Пример реакторной установки с корпусным водо-водяным реактором для выработки электроэнергии.
- •2.3. Особенности промышленных энергетических ядерных реакторов.
- •2.4. Формула четырех сомножителей.
- •2.5. Спектр нейтронов и коэффициент размножения бесконечной гетерогенной среды.
- •2.6. Формула шести сомножителей.
- •Отдельные величины формулы четырех сомножителей
- •Расширение k до kэфф
- •1080 Нейтр
- •22 Нейтр
- •200 Нейтр.
- •599 Нейтр.
- •2.7. Зависимость р и f от коэффициента замедления.
- •2.8 Обусловленное выгоранием изменение произведения рf
- •2.9 Распределение потока нейтронов в активной зоне реактора
- •2.9.1 Грубое представление
- •2.9.2 Точное представление
- •2. 10 Построение размножающей сборки
- •3 Коэффициенты реактивности
- •3.1 Общие положения
- •3.2. Положительный и отрицательный коэффициенты реактивности.
- •3.3. Температурный коэффициент топлива (коэффициент Доплера).
- •3.4 Температурный коэффициент замедлителя Гтм
- •3.5 Пустотный коэффициент
- •3.6. Мощностный коэффициент.
- •3.7 Баланс реактивности.
- •3.8. Средства управления реактивностью
- •4. Кратковременные переходные процессы в реакторе
- •4.1 Общие положения
- •4.2 Нарастание потока нейтронов за счет мгновенных нейтронов.
- •4.3 Запаздывающие нейтроны
- •Данные запаздывающих нейтронов для случая деления lj-235 на тепловых нейтронах.
- •4.4. Нарастание потока нейтронов за счет запаздывающих нейтронов
- •4.5 Важные понятия
- •4.6 Временной режим подкртической системы
- •1 Момент изменения реактивности
- •4.7 Временной режим реактора при весьма малой мощности
- •4.8. Временной режим реактора при работе на мощности.
- •4.9. Временной режим реактора после отрицательного скачка реактивности
- •1 Момент изменения реактивности
- •5. Долговременные процессы в реакторе
- •5.1 Общие положения
- •5.2 Выгорание твэлов
- •5.3. Отравление ксеноном
- •5.4. Отравление самарием
- •5.5 Конверсия и воспроизводство.
- •5.5.1. Оценка коэффициента воспроизводства.
- •5.5.2.Связь между критичностью и коэффициентом воспроизводства.
- •6. Физические особенности реакторов на быстрых нейтронах.
- •6.1. Факторы, определяющие спектр нейтронов в активной зоне быстрого реактора.
- •6.2. Обогащение ядерного топлива в быстром реактора.
- •6.3. Структура активной зоны быстрого реактора и ее размеры.
- •6.4. Плотность тепловыделения, выбор теплоносителя и компоновка энергетического быстрого реактора.
- •6.5. Управление быстрым реактором.
- •6.5.1. Роль запаздывающих нейтронов.
- •6.5.2 Коэффициенты реактивности и контроль быстрого реактора.
- •6.5.2.1. Доплеровский коэффициент реактивности
- •6.5.2.2 Температурный коэффициент реактивности теплоносителя.
- •6.5.2.3. Температурные коэффициенты реактивности топлива и конструкционных материалов
- •6.5.3 Средства управления реактивностью
- •6.5.3.1 Два вида управляющих стержней
- •6.5.3.2 Материал управляющих стержней
- •6.5.3.3 Эффективность управляющих стержней
- •Причины изменения реактивности
- •Требования к эффективности регулирующих стержней, стержней останова, и аварийных стержней
- •6.6. Превращение актинидов.
- •6.6.1 Долгоживущие продукты деления и актиниды
- •6.6.2. Выжигание актинидов в ядерных реакторах.
- •6.7. Радиационная защита.
- •6.8. Сравнение быстрых реакторов с тепловыми.
- •7. Историческая справка (заключение).
- •Литература
Расширение k до kэфф
|
|
P= =
P=
PT= |
Вероятность избежания утечки число нейтронов, остающихся в реакторе на число возникших нейтронов Вероятность избежания утечки быстрых нейтронов
Вероятность избежания утечки тепловых нейтронов |
Ниже приводится блок-схема описанного нейтронного цикла, проиллюстрированная численным примером.
Нейтронный цикл в критическом реакторе (k=11)
Эти быстрые нейтроны могут делить как U-235, так и U-238. Количество возникающих нейтронов деления увеличивается.
(эпсилон) - коэффициент размножения под действием быстрых
нейтронов
= число всех генерированных нейтронов деления на число нейтронов деления, генерированных в результате деления на тепловых нейтронах
например = 1,08
В реакторе теперь n-
быстрых нейтронов.
1080 Нейтр
Большая часть быстрых нейтронов остается в реакторе; однако некоторая часть выходит наружу.
Р = Вероятность избежания утечки
быстрых нейтронов
= число быстрых нейтронов, остающихся в реакторе,
на
о
n-(1-Р)
быстрых
нейтронов
выходит из реактора
nР)
быстрых
нейтронов
начинает процесс
22 Нейтр
Большая часть этих нейтронов до тепловых энергий (ок. 0,01.....0.05 эВ), однако часть их поглощается в резонансной области (т.е. при средних энергиях), напр., U-238.
р - Вероятность избежания резонансного захвата
= число быстрых нейтронов, фактически замедляемых до тепловой энергии,
на
число быстрых нейтронов, начавших процесс торможения напр., р = 0,77
nР
(1-p)
нейтронов
поглощается во время
процесса замедления, напр., в резонансной
области U-238
243 нейтр.
nРp
нейтронов тормозится до тепловых
энергий
815 нейтр.
16 нейтр.
799 нейтр.
Большая часть тепловых нейтронов
остается в реакторе,
но часть выходит наружу.
Рт- Вероятность избежания утечки
тепловых нейтронов
= число тепловых нейтронов,
остающихся в реакторе,
на
число нейтронов,
ставших тепловыми.
напр., Рт = 0,98
nРp(1-P)
тепловых нейтронов выходит из реактора
nРpPT
тепловых нейтронов
остается в реакторе
Большая часть этих тепловых нейтронов поглощается топливом (U-235 и U-238), однако часть их захватывается паразитно: замедлителем, теплоносителем, регулирующими стержнями, конструкционным материалом и т. д.
f - Коэффициент использования тепловых нейтронов
= число тепловых нейтронов, поглощенных топливом
(U-235 и U-238 и др.),
на
общее число поглощенных тепловых
нейтронов
напр., f=0,75
