4.4. Нарастание потока нейтронов за счет запаздывающих нейтронов
Возникновение запаздывающих нейтронов, несмотря на их незначительную долю, решающим образом меняет временной режим реактора: среднее время жизни запаздывающих нейтронов намного превышает среднее время жизни мгновенных, что весьма просто объясняется их длительным скрытым пребыванием в ядрах-предшественниках. Важно уяснить себе, что запаздывающие нейтроны - это тоже полноценные нейтроны деления, т. е. нейтроны, возникающие вследствие делений и участвующие в цепной реакции. От мгновенных нейтронов деления их отличает только временная характеристика (и их энергия). Время жизни запаздывающих нейтронов после их рождения (т.е. без учета времени пребывания их в ядрах-предшественниках) практически то же, что и у мгновенных нейтронов. Однако время пребывания в ядрах-предшественниках должно учитываться: для временной характеристики цепной реакции решающую роль играет среднее время от рождения до гибели нейтронов. Таким образом, применительно к запаздывающим нейтронам понятие времени жизни страдает неточностью, хотя и является общеупотребительным.
С помощью данных табл. 4.1 вычисляют среднее время жизни Т всех нейтронов - и мгновенных, и запаздывающих - следующим образом:
Т = (доля запаздывающих нейтронов) плюс (доля мгновенных нейтронов)
=
= 0,082 с +0,01с.
= 0,083с.
Таким образом, среднее время жизни поколения нейтронов определяется запаздывающими нейтронами.
Если вместо Тр = 0,001 с взять Т=0,083 с и повторить вычисление, выполненное в разделе 4.2, то обнаружится, что теперь то же изменение (с k=1,00 до k = 1,01) приводит к увеличению популяции нейтронов лишь в е0,12=1,13 раз в секунду, т.е. примерно на 13 процентов по сравнению с увеличением в 22 000 раз в первом случае. Теперь уже реактором можно управлять без каких-либо затруднений.
4.5 Важные понятия
Реактор с kэфф = 1 или =0 называется критическим, вернее, критическим по запаздывающим нейтронам, потому что запаздывающие нейтроны, положительно влияющие на временной режим и управляемость реактора, нужны для достижения полной критичности.
Реактор с kэфф = 1 + β (kэфф будет тогда немного больше 1) или = β/(1 + β) называется мгновенно-критическим, цепная реакция в этом режиме поддерживается одними мгновенными нейтронами деления, запаздывающие нейтроны не нужны. В этом состоянии (и, конечно же, при более высоких значениях kэфф) реактор неуправляем. Поэтому данного состояния надо всеми средствами избегать.
Представим себе сейчас реактор, достигший критического состояния kэфф= 1 и стационарно работающий на определенном уровне мощности (или нейтронного потока). Если мы теперь хотим повысить этот уровень, то нам надо увеличивать kэфф до тех пор, пока не будет достигнут новый уровень. Однако при этом все возможные значения kэфф для такого повышения должны строго и без каких-либо исключений выдерживаться в прeделах
-
[kэфф=1]…[kэфф меньше 1+β]
или [ρ=1]…[ρ меньше β/(1+β)β]
Управляемость системы может быть обеспечена только таким образом.