Меню Главная Случайная статья Настройки Коэффициент использования тепловых нейтронов Материал из https://ru.wikipedia.org Коэффициент использования тепловых нейтронов — параметр цепной ядерной реакции, показывающий, какая доля тепловых нейтронов поглощается ядерным горючим. Содержание 1 Гомогенный реактор 2 Гетерогенный реактор 3 См. также 4 Литература Гомогенный реактор Замедлитель и ядерное топливо в гомогенной активной зоне облучаются потоками тепловых нейтронов одинаковой плотности . Если принять, что гомогенная смесь состоит из замедлителя и ядерного топлива (урана), то влияние на коэффициент использования тепловых нейтронов таких параметров как разбавление урана замедлителем, обогащение урана и температура нейтронов будет следующим: Количество тепловых нейтронов, поглощённых за 1 с в единице объёма гомогенной смеси: a=(Зa+Ua), где — нейтронный поток a — макроскопическое сечение поглощения смеси; Зa — макроскопическое сечение поглощения замедлителя; Ua — макроскопическое сечение поглощения урана. Таким образом, коэффициент равен доле тепловых нейтронов, поглощённых в уране: =Ua/a=Ua/(Ua+Зa). Если заменить макроскопические сечения микроскопическими по формуле i=Ni, получим последнее выражение в виде ${\displaystyle \theta ={\frac {1}{1+N_{3}\sigma _{a}^{3}/N_{U}\sigma _{a}^{U}}}}$ Из анализа формулы следует три вывода: коэффициент гомогенной смеси не зависит от скорости нейтронов v, а значит, и от температуры нейтронов Tn, если сечение поглощения a всех компонентов смеси подчиняется закону 1/v; с увеличением концентрации урана в смеси коэффициент стремится к единице. Наоборот, разбавление урана замедлителем ведёт к уменьшению коэффициента с повышением обогащения урана возрастают сечение поглощения Ua и коэффициент . Гетерогенный реактор Гетерогенная активная зона, в отличие от гомогенной, неоднородна для тепловых нейтронов, так как сечения поглощения замедлителя и материала ТВЭЛа резко различаются. Рассмотрим изменение величины при переходе от гомогенной системы к гетерогенной на примере цилиндрической ячейки, состоящей из уранового стержня и замедлителя. Быстрые нейтроны теряют свою энергию в замедлителе, так как урановый стержень состоит только из тяжелых атомов. Следовательно, замедлитель является источником тепловых нейтронов. Из замедлителя тепловые нейтроны перетекают в урановый стержень. Величина потока нейтронов уменьшается от границы ячейки к её центру. Поглощение тепловых нейтронов в гетерогенном реакторе ядрами замедлителя больше, чем в гомогенном. Поэтому при одинаковом составе активной зоны коэффициент гет гетерогенного реактора меньше, чем коэффициент гом гомогенного реактора. Переход от гомогенной системы к гетерогенной ухудшает использование тепловых нейтронов в цепной реакции. Например, в квадратной уран-графитовой решётке с шагом a=30 см и стержнем из природного урана диаметром d=3 см отношение количества атомов NC / NU=215, а коэффициент гет=0,885. В гомогенной смеси с таким соотношением ядер углерода и природного урана значение гом=0,915. В данном случае эффективность использования тепловых нейтронов при переходе к гетерогенной системе снижается примерно на 3%. См. также Коэффициент размножения нейтронов Литература Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. М. Атомиздат, 1971. Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979. Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок М.: Атомиздат, 1960.