ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
  • СОЗДАНИЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
  • ЭФФЕКТИВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ РАЗМНОЖЕНИЯ
  • НЕЙТРОННЫЙ ПОТОК
  • УСТРОЙСТВО РЕАКТОРА
  • ОТВОД ТЕПЛОТЫ В РЕАКТОРЕ
  • ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ
    ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
  • УПРАВЛЕНИЕ РЕАКТОРОМ РЕГУЛИРОВАНИЕ
    МОЩНОСТИ РЕАКТОРА
  • АКТИВНАЯ ЗОНА В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
  • ОСНОВЫ РАДИАЦИАННЫЙ БЕЗОПАСНОСТИ
  • МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ
    ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
  • Изменение нейтронного потока во времени
  • Мощность и кампания реактора
  • Контрольная работа № 1
  • Контрольная работа № 2
  •  

    НЕЙТРОННЫЙ ПОТОК

    Решение уравнения (3.11) приводит также к зависимости, характеризующей распределение нейтронного потока по объему активной зоны. Для цилиндрического реактора с высотой Н радиусом R эта зависимость имеет вид

      (3.17)

    где Фmax – значение нейтронного потока в центре активной зоны;

    h, r – текущие координаты по высоте и радиусу активной зоны;

     - текущее значение функции Бесселя нулевого порядка первого рода.

    Максимальное значение потока тепловых нейтронов в реакторе без отражателя устанавливается в геометрическом центре активной зоны и постепенно уменьшается до нуля с приближением к ее экстраполированным границам. В цилиндрическом реакторе изменение нейтронного потока по высоте при r = 0, когда Jо(0) = 1, будет происходить по зависимости

      (3.18)

    Коэффициент неравномерности нейтронного потока по высоте активной зоны определяется следующим образом:

      (3.19)

     Коэффициент неравномерности нейтронного потока по радиусу цилиндрического реактора будет равен

      (3.20)

    Произведение коэффициентов Kh и Kr называется коэффициент неравномерность нейтронного потока по объему активной зоны

      (3.21)

    По известным значениям коэффициентов неравномерности нейтронного потока и при заданном значении среднего нейтронного потока можно определить величину максимального нейтронного потока в реакторе

     Фmax = KvФcр, (3.22)

    где Фср – средний нейтронный поток в реакторе, отнесенный к объему активной зоны. Средняя величина нейтронного потока может быть определена на основании следующего. Число делений урана в 1 см3 за 1 с составляет ΣfФср, а общее число делений во всем объеме активной зоны будет равно ΣfФсрVаз. Если мощности 1 кВт соответствует 3,1∙1013 делений в секунду, то мощность реактора можно выразить уравнением

     , (3.23)

    отсюда

      (3.24)

    Средние значения нейтронных потоков в энергетических реакторах находятся в пределах 1012 ÷ 1014 .

    В работающем реакторе имеет место утечка нейтронов из активной зоны. Для уменьшения этой утечки реактор окружают отражателем. Нейтроны, попавшие в отражатель, частично рассеиваются обратно в активную зону и тем самым достигается «экономия» нейтронов.

     Полученную «экономию» нейтронов за счет установки отражателя можно использовать по двум направлениям: или уменьшить размеры активной зоны, не изменяя ее состава, или, оставляя неизменными размеры, уменьшить обогащение горючего делящимся изотопом. В обоих случаях получается уменьшение общей загрузки делящегося изотопа урана. Не менее важная роль отражателя для энергетических реакторов состоит в существенном выравнивании распределения потока тепловых нейтронов в объеме активной зоны.

     При утечке из реактора быстрых нейтронов благодаря замедлению их в материале отражателя нейтроны могут попасть обратно в реактор уже тепловыми. Это приводит к увеличению потока тепловых нейтронов вблизи границы активной зоны. Материал отражателя должен обладать теми же качествами, что и замедлитель, а именно: хорошими замедляющими и рассеивающими свойствами. Поэтому часто для замедлителя и отражателя применяют одно и то же вещество.

    Эффективный коэффициент размножения реактора с отражателем определяется по той же формуле (3.14), что и для реактора без отражателя. Однако в этом случае при расчете геометрического параметра В2 фактические размеры активной зоны увеличиваются на величину эффективной добавки. Например, для цилиндрического реактора будет иметь

      (3.25)

    где

    Н' = Н + 2Δ;

     R' = R + Δ. (3.26)

    При таком способе расчета реактор с отражателем как бы заменяется «голым» реактором, размеры которого превышают размеры активной зоны фактического реактора на величину эффективной добавки.

     Коэффициенты неравномерности нейтронного потока активной зоны цилиндрического реактора при наличии отражателя определяются по формулам:

    - по высоте реактора

      (3.27)

    - по радиусу реактора

      (3.28)

     При наличии отражателя, как следует из (3.27) и (3.28), коэффициенты неравномерности нейтронного потока уменьшаются, следовательно, энерговыделение по объему активной зоны будет более равномерным.

    ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

    Из каких элементарных частиц состоит атом и ядро атома?

    Какова масса протона и нейтрона?

    Что такое атомная единица массы?

    Что такое дефект массы и энергия связи ядра?

    Как изменяется энергия связи нуклонов в ядре от массового числа ядра?

    Что такое быстрые и тепловые нейтроны? Чем они характеризуются?

    Почему уран-235 делится, а уран-238 не делится при захвате теплового нейтрона?

    Что понимается под микроскопическим и макроскопическим эффективным сечением ядер?

    Как изменяются микроскопические сечения деления и поглощения ядер урана-235 и урана-238 в зависимости от энергии нейтрона?

    Что понимается под нейтронным потоком?

    Как определяется количество поглощений и делений ядер урана при захвате ими нейтронов?

    Выразите мощность реактора через нейтронный поток.

    Напишите уравнение баланса тепловых нейтронов и объясните его составляющие.

    Что является источником тепловых нейтронов в реакторе?

    Как определяется утечка нейтронов при их замедлении и диффузии?

    Что понимается под эффективным коэффициентом размножения нейтронов Кэф?

    Объясните величины, входящие в уравнение для Кэф.

    Расскажите порядок решения уравнения для Кэф реактора при заданном обогащении урана?

    Каков порядок решения уравнения для Кэф реактора при заданных геометрических параметрах активной зоны?

    Какие зависимости характеризуют изменение нейтронного потока по высоте и радиусу активной зоны реактора?

    Каково влияние отражателя нейтронов на нейтронный поток в реакторе?

    АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ (АЭС)