1 ) Энергия осколков ( рмгн ) за время 10-13 сек ( она составляет 93,3% от всей энергии деления ) и при этом выделяются мгновенные нейтроны n мгн ,

2) Энергия радиоактивных продуктов распада ( рзап ) с шестью группами в среднем за 10 сек ( она составляет около 0,7% от всей энергии и эта доля запаздывающих нейтронов n зап называется b ).

Это обозначение не нужно путать с b частицами!

3) остаточное энерговыделение других радиоактивных продуктов распада (Р_{g ,b} ) в объеме 6% от всей энергии с выделением гамма квантов и бэтта частиц с запаздыванием во времени многими группами.

В результате этого, упрощенно всю тепловую мощность вместе с их временем выделения можно представить в виде уравнения с тремя составляющими :

Р_ТЕПЛ = Р_МГН + Р_ЗАПАЗД + Р_{g ,b}

100% = 93,3% + 0,7% + 6%

Время. = 10^-13 с 10 с от 2ч до года

Как видно из рис.2.1 , g и b -частицы не принимают участия в управлении цепной реакцией.

Соревнование происходит только между мгновенными и запаздывающими нейтронами по времени их жизни в каждом цикле. От этого зависит степень опасности управления.

Поскольку наибольшая часть ( 94% ) мощности, сравнительно безинерционна и её регистрация осуществляется нейтронами , то её принято называть нейтронной или по ГОСТу Физической мощностью , а остальные ( 6% от номинала ) – остаточной тепловой мощностью или ( g -фоном ).

Вот почему основными детекторами СКУЗ являются не гамма , а нейтронные детекторы , которые будут рассмотрены в разделе Аппаратура АКНП.

Цепная реакция имеет три жизненных цикла , сопровождающихся выделением тепла , время которых определяется:

4. Временем жизни мгновенных нейтронов Т_МГН = 10^-4 сек.

5. Временем жизни запаздывающих нейтронов Т_ЗАП = 10 сек

6. Временем распада гамма и бэтта излучателей тгамма от 2ч до многих лет.

Теперь рассмотрим, как образуется время этих циклов , какие возможные состояния при этом образуются и какое из состояний является наиболее опасным . Какова мера этой опасности ?

Время жизни мгновенных нейтронов состоит из трех составляющих :

Т_МГН = Т_РОЖД ( 10^-12 сек ) + Т_ЗАМ ( 10^-5 сек ) + Т _ДИФ ( 10^-4 сек ) =10^-4 сек..

Время жизни запаздывающих нейтронов тоже состоит из 3 составляющих:

Т_ЗАП = Т_РОЖД ( 10 сек ) + Т_ЗАМ ( 10^-5 сек ) + Т_диф (10^-4 сек ) = 10 сек

Время жизни гамма квантов имеет несколько групп распада РПР :

Т_ГАММА = Т_МЕДЛ ( 2 часа ) от 6% до 1%

и Т_{ОЧ МЕДЛ} ( мес и годы) от

1% до 0,02% ( 0,7 МВт )

В таблице 1 для сравнения быстроты спада нейтронной мощности Р_Н и Р_g после сброса аварийной защиты от номинального значения приведены значения их мощности в функции времени. Она очень важна для понимания необходимости « расхолаживания ЯР» после остановки, особенностей перегрузки топлива и пусков ЯР после перегрузки или временного снижения мощности. Поэтому этот график нужно обязательно записать в тетради.

Постройте изменение этих составляющих мощности ( физической – нейтронной) и остаточной ( гамма – фона ) в виде графиков в Вашей тетради в логарифмическом масштабе времени.

Таблица 1

РН-физич.	2800 МВт	280 МВт	1 Вт	1 Вт	1 ВТ	1 ВТ	1 Вт
Рg -гамма	200 МВт	153 Мвт	42 МВт	23 МВт	10 МВт	3 Мвт	0,7 Мвт
t-время	0	100с	1 час	10 час	1 сут.	1мес	1год

В любой момент времени: Р_{ТЕПЛОВАЯ} = Р_Н + Р_g

Из этой таблицы ясно - зачем нужно охлаждать ЯР даже в тех случаях, когда он находится в подкритическом состоянии и цепная реакция не развивается ( Чернобыльский ЯР ).

Ещё более простая картина цепной реакции без её внутренних деталей может быть представлена на рис.2 2 в виде усилителя с коэффициентом усиления К_ЭФФ с двумя видами положительных обратных связей ( на мгновенных и запаздывающих нейтронах ). Величина этого К_ЭФФ зависит от Д. З, П и О , которые показывают способы управления К_ЭФФ и через него –реактивностью ЯР.

Математическую статическую модель одного цикла цепной реакции условно на основе его физической модели ( рис.2.2 ) представим в виде усилителя с положительной обратной связью. Для описания её кинетики можно ввести в обратные связи передаточные функции инерционных элементов с учётом доли и инерционности этих обратных связей. ( домашнее задание для отличников – проблемная задача ).

Д З

n_{2 МГНОВЕНЫЕ}

К_{ЭФФ ЦР}

n_S n₁ n₂

n_{2 ЗАПАЗД.}

П О

Рис. 2.2 Упрощенная картина цепной реакции и её элементов.

Условные обозначения:

S – источник запальных нейтронов n_S ;

n₁ –число нейтронов на входе блока К_{ЭФФ ЦР} ;

К_{ЭФФ ЦР} – Эффективный коэффициент размножения цепной реакции;

Д- ядра делящихся материалов урана и плутония ;

З – замедлитель нейтронов для увеличения вероятности их

взаимодействия с ядрами делящихся материалов;

П- ядра поглотителей нейтронов ( бор, ксенон и др.)

О – ядра отражателей нейтронов;

Эту структурную схему статики цепной реакции можно легко смоделировать усилителем постоянного тока с коэффициентом усиления К= К_ЭФФ менее 1, на вход которого подается нейтронный поток источника нейтронов n_{s .}

К= К_ЭФФ

+

n_S n₁ n₂

Рис.2.3 . Модель статики цепной реакции в подкритическом режиме.