Тема 6. Диффузия и размножающие свойства теплового реактора

В полученной ранее формуле для величины эффективного коэффициента размножения в тепловом реакторе

k_э =     p_з p_т

есть сомножитель p_т, который так же логически напрямую связан с процессом диффузии тепловых нейтронов в реакторе, как величина p_з - с процессом замедления.

Вероятность избежания утечки тепловых нейтронов - это доля тепловых нейтронов, избежавших утечки из активной зоны в процессе диффузии, от общего числа генерируемых в активной зоне тепловых нейтронов поколения.

Диффузия тепловых нейтронов, как и замедление эпитепловых, - это процесс пространственного их перемещения в среде актив­ной зоны реактора. Единственной разницей этих процессов является то, что при замедлении кинетическая энергия нейтронов быстро снижается за счёт рассеяний на ядрах среды, а при диффузии величина кинетической энергии тепловых нейтронов слабо колеблется от рассеяния к рассеянию около среднего значения. В силу того, что сами ядра среды в своем тепловом движении обладают различными кинетическими энергиями, величи­ны которых колеблются около некоторого среднего значения, определяемо­го термодинамической температурой среды.

А раз так, то тепловым нейтронам в процессе диффузии так же свойст­венно испытывать утечку из объёма активной зоны, как и эпитепловым - в процессе замедления. Хотя - явно в меньшей степени: скорости движения тепловых нейтронов во много раз меньше скоростей замедляющихся нейтро­нов, а возможностей для взаимодействий с ядрами среды (в част­ности - для поглощений) у тепловых нейтронов существенно большие, чем у эпитепловых (у подавляющего большинства ядер микросечения поглощения тепловых нейтронов существенно большие, чем сечения поглощения нейтро­нов любых других энергий).

Как и у замедляющихся нейтронов, утечка из активной зоны тепловых нейтронов возможна не из любой точки ее объёма, а лишь из периферийно­го её слоя. Тепловые нейтроны, родившиеся в результате процесса замед­ления в пределах этого слоя, могут покинуть активную зону раньше, чем они будут поглощены, но рождённые в более глубоких слоях тепловые ней­троны - такой возможности лишены.

Аналогичные представления и сходство в рассуждениях о процессах за­медления и диффузии приводят к одинаковому выводу, касающемуся величи­ны вероятности избежания утечки тепловых нейтронов; поэтому нет нужды повторять рассуждения, уже приводимые в начале п.5.1 для p_з; по аналогии запишем сразу для величины p_т:

р_т = f (геометрии а.з., каких-то диффузионных свойств среды а.з.)

И если аналогичную зависимость для величины p_з в п.5. удалось рас­шифровать: p_з = f(B²; _т), - то относительно зависимости величины p_т от параметра реактора B² мы пока можем говорить лишь предположительно, а что собой представляет характеристика диффузионных свойств среды активной зоны - пока неясно.

Но начнём всё-таки с неё. Интуиция подсказывает, что эта характе­ристика должна быть сходной по смыслу с возрастом тепловых нейтронов, то есть она должна отражать способность среды активной зоны давать оп­ределённое среднеквадратичное пространственное смещение тепловых нейт­ронов в процессе их диффузии в этой среде.