1. Введение. Задачи и особенности нейтронно-физических экспериментов на ядерных реакторах и критических сборках
1° Источники нейтронов
1. Ядерные реакции с заряженными частицами на ускорителях. 2. (α,n) b источник 3. Фотоядерные реакции. 4. Спонтанное деление. 5. Ядерный реактор как источник нейтронов (до примеров реакторов)
2. (5 – до конца)
2° Методы регистрации нейтронов
Общие понятия. Способы образования нейтронами заряженных частиц.
1. Методы регистрации заряженных частиц [газовые ионизационные детекторы (ИК, пропорциональные счётчики, газоразрядные счётчики), камера Вильсона, пузырьковая камера, ППД, сцинтилляционный детектор]
3. 2. Метод ядер отдачи.
4.
3. Ядерные реакции на лёгких ядрах с
образованием заряженных частиц (
).
4. Камеры деления (до оценки эффективности)
5. (п.4 до конца) 5. Детекторы для регистрации быстрых и промежуточных нейтронов [пропорциональные водородсодержащие счётчики; сцинтилляционные детекторы с органическими кристаллами, детекторы, основанные на замедлении нейтронов]. 6. Полупроводниковые детекторы нейтронов.
6. 7. Активационный метод.
3° Измерение сечений и скоростей реакций
1. Методы измерения нейтронных сечений.
7. 2. Спектр нейтронов и сечения взаимодействия. 3. Связь отношения сечений со скоростями реакций и изменением нуклидного состава.
8.
4. Измерение отношений сечений деления
различных ядер. 5. Измерение отношения
и σf
различных
ядер. (а. активационный метод «?»)
9. (б. абсолютная камера). 6. Методы определения состава топлива.
10. 7. Метод определения глубины выгорания тяжёлых ядер
4° Измерение нейтронно-физических характеристик критических сборок и реактора.
1. Измерение энергетических спектров нейтронов (основные понятия)
2. Метод времени пролёта (до формулы)
11. п.2 – до конца
12. 3. Метод протонов отдачи. 4. Активационный метод (до БН)
13. (п.4 – до конца) 5. Измерение распределения энерговыделения (до калориметрического метода)
14. (п.5 – до конца) 6. Определение мощности реактора.
Лекция 1.
Литература:
Крамер-Агеев Е.А., Экспериментальные методы нейтронных исследований
Н.А. Власов. Нейтроны.
Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Экспериментальные методы физики реакторов.
Введение: задачи нейтронно-физических экспериментов на реакторах и критических сборках.
Нейтронно-физические процессы в активной зоне во многом определяют технико-экономические параметры АЭС. В число основных технико-экономических параметров входят:
Обогащение топлива;
Критические размеры;
Реактивность;
Эффект реактивности при изменении температуры и давления теплоносителя;
Характеристики отработанного топлива;
Воспроизводство ядерного топлива;
Распределение энерговыделения по объёму реактора;
и др.
Рассчитывают на стадии проектирования активной зоны. Погрешность при вычислении серьёзно ухудшает технико-экономические показатели АЭС и может привести к необходимости изменения активной зоны, что дорого и не всегда возможно. К параметрам предъявляются высокие требования!!
Существующие методы расчёта не могут предоставить необходимую точность определения нейтронно-физических параметров. Поэтому на стадии проектирования АЭС подключают процессы моделирования, т.е. оценивают основные нейтронно-физические параметры на критических сборках, которые соответствуют проектируемому реактору.
Нейтронно-физические измерения проводят как при запуске, так и при работе реактора. В частности, на критических сборках они проводятся для сравнения расчётов с экспериментальными данными, проверки расчётных моделей, а также проверки значений используемых в расчётах сечений реакций.
Критическая сборка – это устройство, в котором осуществляется управляемая самоподдерживающаяся цепная реакция деления ядер при практически нулевой (или очень малой) мощности.
Особенность нейтронно-физических измерений: существует много параметров, которые хотелось бы измерить, но реально можно измерить лишь небольшое число величин (скорость некоторых реакций, изотопный состав отработанного топлива, на критических сборках специальным оборудованием можно измерить энергетический спектр нейтронов). Из-за этого и необходимо использование теоретических моделей и громоздких расчётов.