Учёт иодной ямы при проектировании

При проектировании реактора учитывают эффект иодной ямы. Высокие значения удельной мощности требуют дополнительного увеличения загрузки ядерного топлива для компенсации иодной ямы. Иначе выключенный реактор будет невозможно вывести на мощность (особенно в конце кампании) в течение нескольких десятков часов, пока не произойдет почти полный распад ¹³⁵Xe в активной зоне.

Билет 11

1. Факторы, влияющие на величину критической массы размножающей системы.

Критическая масса- минимальное кол-во делящегося материала необходимое для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления

Коэффициент размножения нейтронов К_∞= N_(n)2/N_(n)1

К= К_∞*P, P-физический коэффициент, вероятность что n уйдет

N(t)= N(0) exp( Кэфф-1)t/tжизни) , Кэфф- коэф размножения в среде

N(t)- число нейтронов в момент времени t, tжизни- время жизни вторичного нейтрона(между рождением нового и его захватом)-10^-8 с

N(t) k>1

K=1

N(0) k<1

T

Режимы реакции:

1. Критический Кэфф=1 → N=N(0) кол-во нейтронов постоянно

2. надкритический Кэфф>1 → N ↑ р-я разгоняется

3. подкритический Кэфф<1 → N ↓ реакция затухнет

N(n)=N(0)*kⁿ

Факторы-

1. вероятность деления

2. вероятность радиационного захвата -∑c

Pдел= ∑f/∑f+∑c

∑f сечение деления

Кэфф≈N/N0

Кэфф= ν (∑f/∑f+∑c)

ν-ню с чертой сверху

К ак можно создать надкритическую массу?

1. физическую m при неизменном ρ, S практически неизмененная (чем меньше площадь, тем меньше вылет n)

2. Можно массу оставить неизменной, но тогда надо увеличить ρ (так как величина КМ ~ 1/ ρ²), и уменьшить S

→ Современные боеприпасы

2. Энергетический выход ядерного взрывного устройства и оптимальное время включения нейтронного инициатора.

t_эн.выд.<<t_{характер. срок разрушения оболочки}~10^-4с

k _{эфф. размножения нейтронов}

Когда выпускать нейтроны? Когда бомба рассыпается в хим. плане, коэф крит.=2,то уже можно валить.

Всё, что образуется в бомбе после запуска процесса деления, имеет вид сжимаемой жидкости подобной газам.

Энергия выделения Y~((k_эф-1)/Т_жизни)³ → чем больше k_эф, тем сильнее взрыв

k_эф=2 ~20кТ(точка разлёта) N(t)=10²⁴ →t_л(время набора поколений)~5*10^-7

k_эф=1.3 ~540 т (хлопок)

Для того, чтобы бомба сработала нужны 50 поколений реакции.

Запал инициатора так, чтобы захватило точка разлёта.

Билет 12

1. Понятие о ядерной реакции. Сечения взаимодействия, порядок его величины, его единицы.

Ядерные реакции- процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии,с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, часто приводящий к колоссальному выделению энергии

1. Ядерное деление

Общая запись:

_{ядро ядро все ядра}

a + A → b + В + С (может быть разное количество)

Надо найти меру, при которой вероятность ядерной реакции либо вовсе пойдет, либо пойдет по выбранному каналу

1 барн ~ S = 10^-24 см² - единица сечения взаимодействия

_{размерность}

^{площади}

_A~V

S = πR² = 3*10^-26 * ³√125 ~ 10^-24

1. Упругое рассеяние –взаимодействие при кот частица и ядро сохран свою индив но происх перераспределение Екин a+ A=a+A

2. Неупругое рассеяние –вылетает та же частица что и падала на ядро, но ядро переходит в возбужденное состояние a+A=a+ A*

3. Яд реакция- взаимод при кот меняются яд св-ва ядра и вылетает новая частица

a+A= b+B или c+C

Максвеловский спектр

N (E)αE

Спектр нуклонов деления

более энергетичных нуклонов в спектре нет

18МэВ E

0,7МэВ

E ~ 1,8 МэВ

Можем ли поднять среднюю энергию? –нет

Можем смягчить спектр (сделать энергию нуклонов меньше) – замедлить!

Замедлитель – вещество, которое понижает энергию нейтронов

p A^ядро нейтрон попадает в ядро, потом рассеивается

r

p – прицельный параметр (очень важный)

Случай:

1. p≈ r

нейтрон чуть-чуть коснется; энергию почти не попадает

2. p = 0- передача энергии max

_{отскочившая энергия n до}

^{энергия соударения}

E ’n = (A-1)² En

(A+1)²

E _A= 4A En

(A+1)²

Ядро очень маленькое (Н) => ( )² = 0 => En’ = 0 (случай с бильярдными шарами)

Замедлители – легкие среды! (вода, тяжелая вода, графит, парафин в лабораториях)

Чтобы n замедлить нужна легкая среда!

_{сечение деления}

δ _{f (fission)}

586 барн ²³⁵U

1 барн En

^{тепловая энергия нейтрона} 1МэВ 1,2 МэВ

Энергия n ниже 1 МэВ в смысле деления ²³⁸U не интересна!