22666

Ланцюгова реакція поділу ядер. Принцип роботи ядерних реакторів

Доклад

Физика

Ланцюгова реакція ділення відбувається в середовищі в якій відбувається розмноження нейтронів також відбувається сповільнення дифузія поглинання таке середовище має назву активна зона. Важливою фізичною величиною характеризуючою інтенсивність розмноження нейтронів являється коефіцієнт К розмноження нейтронів в середовищі. Кчисло утворившихся в одному акті поділу нейтронів що потім беруть участь в наступних реакціях поділу ядер. Він залежить від процесу уповільнення нейтронів та процесу дифузії які визначають пройденний шлях...

Украинкский

2013-08-04

161 KB

10 чел.

54. Ланцюгова реакція поділу ядер. Принцип роботи ядерних реакторів.

Ланцюговою реакцією називають процес, в якому певна реакція викликає послідуючу реакцію такогож типу. Ланцюгова реакція ділення відбувається в середовищі, в якій відбувається розмноження нейтронів (також відбувається сповільнення, дифузія, поглинання)- таке середовище має назву – активна зона. Важливою фізичною величиною, характеризуючою інтенсивність розмноження нейтронів, являється коефіцієнт К розмноження нейтронів в середовищі. К-число утворившихся в одному акті поділу нейтронів, що потім беруть участь в наступних реакціях поділу ядер. Він залежить від процесу уповільнення нейтронів та процесу дифузії, які визначають пройденний шлях нейтрона від його народження до взаємодії. Якщо в 1-м поколінні є N нейтронів, то в n-ом поколінні їх буде NКn. Тому при К = 1 ланцюгова реакція йде стаціонарно, при К < 1 реакція гасне, К > 1 – інтенсивність реакції наростає. При К = 1 -режим реакції назив. критичним, при К > 1 – надкритичним, К < 1 – підкритичним.

К визначаються наступними факторами:

  1.  – середнім числом  нейтронів, які вилітають в 1–му акті ділення.  залежить від енергії падаючого нейтрона  і палива.
  2.  -  - коеф., що враховує   і ймовірність радіаційного захвату нейтронів ,  залежить від того ж. Ланцюгова реакція  може іти лише при >1
  3.  ймовірність, що нейтрон буде захоплений одним з ядер, що неділяться
  4.  Р – ймовірність для нейтрона не вийти з активної зони. Р – залежить від складу активної зони, її розмірів, форми.

Ймовірність, що нейтрон вийде за межі активної зони пов`язані з критичною масою та критичним розміром. Критичний розмір – розмір активної зони, при яккому К=1. Критична маса – маса активної зони критичних розмірів. Якщо маса менше критичної, реакція не йде, навіть, якщо К>1. Якщо маса більше критичної, то буде вибух. Якщо активна зона мала, то втрата нейтронів велика (реактор підкритичен).

В залежності від властивостейі середовища нейтрони встигають до поглинання сповільнитися до різних енергій. При наявності гарного сповільнювача нейтрони встигають сповільнитися до теплових(0,025ев), така ланцюгова реакція називається тепловою. Якщо немає такого сповільнювача, то нейтрони сповільнюються до 0,1-0,4Мев – це швидка реакція.

Формула чотирьох співмножників:

,  - коефіцієнт розмноження реактора, де  Р – ймовірність для нейтрона не вийти з активної зони, – коефіцієнт розмноження нескінченно великого реактору.

>1 - коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах, він враховує, що частина швидких нейтронів може призвестии поділ, не встигнувши уповільнитись. - ймовірність уникнути резонансного захвату ядрами не здатними до ланцюгової реакції. - ймовірність тепловому нейтрону поглинутись ядром палива(коефіцієнт теплового розширення).

Реактором називається пристрій, в якому підтримується керована ланцюгова реакція ділення. Відповідно до типу ланцюгової реакції розрізняють реактори на повільних проміжних і швидких нейтронах.

Складова частина будь-якого реакторає:

  •  активна зона, зазвичай оточена відбивачем
  •  теплоносії
  •  система регулювання
  •  радіаційний захист
  •  інщі конструктивні елементи
  •  пульт дистанційного керування.

При роботі реактора відбуваються наступні події: а) виділення тепла за рахунок екзотермічності реакції поділу;б)спалення і виробництво палива; в) отруєння активної зони уламками ділення, які можуть сильно поглинати нейтрони; г)отруєння захисту та конструктивних елементів нейтронами.

Основною характеристикою реактора є потужність – кількість теплової теплової енергії, що виділилась в одиницю часу – 1МВт – відповідає ланцюговій реакції, в якій відбувається 3*1016 актів ділення в секунду. В реакторах на теплових і проміжних нейтронах активна зона складається і з сповільнювача. В реакторах на швидких нейтронах  в активній зоні сповільнювача нема. Об’єм активної зони змінюється від 10 долей літрів (реактор на швидких нейтронах) до 10 ків кубометрів (реактор на теплових нейтронах).

Активна зона складається із сповільнювача в якому розміщуються касети, що містять паливо. Оскільки енергія виділяється в цих касетах, вони мають назву тепловиділяючі елементи (твели). Активна зона на теплових нейтронах оточують гарним відбивачем. Відвід тепла реакції з активної зони здійснюється теплоносієм. В реакторах теплоносії повинні не тільки відводити теплову енергію з активної зони а з мінімальними втратами передавати її в установку , що виробляє електроенергію. Теплоносію ставлять вимоги вимоги: велика теплоємкість слабке поглинання нейтронів і погане поглинання нейтронів. Це можуть бути: води , водяна пара, повітря, азот..... Керування протіканням реакції відбувається за рахунок регулюючих стержнів з матеріалів з високим поглинанням нейтронів. Ці стержні можна повністю або частково вводити в активну зону,  параметри якої розраховані так, щоб при повністю вставлених стержнях реакція не йшла. При поступовому вийманні стержні коефіцієнт розмноження зростає і при деякому положенні стержнів доходить до одиниці. В цей момент реактор починає працювати. В процесі роботи коефіцієнт розмноження в основному в сторону зменшення за рахунок забруднення активної зони уламками ділення. ці зміни коеф розмноження компенсуються висуванням або всуванням стержнів. На випадок раптового збільшення інтенсивності реакції існують додаткові аварійні стержні. Регулюючі стержні виробляються з кадмія, карбіда, бора, та інші. Швидкі нейтрони порівняно слабо поглинаються в стержнях, тому для регулювання швидких реакторів малих розмірів використовують віддалення відбивача від активної зони або наближення його .

Оскільки з активної зони реактора виходить потужний потік нейтронів потрібен захист, який буде послаблювати потік нейтронів та гама випромінення. Гарним та дешевим захистом є залізобетон.

Ядерний реактор – пристрій, де реалізовано керування ланцюгової реакції.

1)радіаційний захист; 2)регулюючи стрижні;

3)оболонка паливного елементу; 4)пара; 4)турбіна;5)вода;

6) конденсатор;7)вода;8)насос, що живить порогенератор;9)парогенератор (ПГ);

10)охолоджувач

11)циркуляційний насос теплоносія;

12 ,13)паливнийелемент;

14)сповільнювач


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46320. Расчет точности базирования заготовок деталей 94 KB
  Погрешность базирования при установке вала на призму Рис. Схема для определения погрешностей базирования при установки вала уста на призму. При обработке вала в призме могут быть могут быть следующие измерительные базы для размера h. Измерительные базы при обработке вала в призме.
46321. Зажимные элементы приспособлений 224.5 KB
  При обработке партии таких деталей требуется получить высокую концентричность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцов к оси детали. При зажиме обрабатываемой детали на оправке осевая сила Q на штоке механизированного привода вызывает между торцами шайбы 4 уступом оправки и обрабатываемой деталью 3 момент от силы трения больший чем момент Мрез от силы резания Рz. Где: коэффициент запаса; Рz вертикальная составляющая сила резания Н кгс; D наружный диаметр поверхности обрабатываемой детали мм; D1 ...
46322. Разработка компоновки приспособления 117.5 KB
  Разработка компоновки приспособления Разработку общего вида приспособления начинают с нанесения на лист контуров заготовки. В зависимости от сложности приспособления вычерчивают несколько проекций заготовки. Разработку общего вида ведут методом последовательного нанесения отдельных элементов приспособления вокруг контуров заготовки. Более этого вычерчивают корпус приспособления который объединяет все перечисленные выше элементы.
46323. Составление расчетной схемы и исходного управления для расчета зажимного усилия Рз 202 KB
  Составление расчетной схемы и исходного управления для расчета зажимного усилия Рз Закрепление заготовки производится с помощью зажимных устройств различных конструкций. Принцип действия и конструкцию зажимного устройства конструктор выбирает исходя из конкретных условий выполнения операций: типа производства величин сил резания действующих на заготовку при выполнении операций конструктивных особенностей заготовки типа станка. Выбор коэффициента трения f заготовки с опорными и зажимными элементами. Выбор коэффициента трения заготовки с...
46324. Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета исходного усилия Ри 359 KB
  Наряду с изменением величины исходного усилия силовой механизм может также изменять его направление, разлагать на составляющие и совместно с контактными элементами обеспечивать приложение зажимного усилия к заданной точке. Иногда силовые механизмы выполняют роль самотормозящего элемента, препятствуя раскреплению заготовки при внезапном выходе из строя привода.
46325. Расчет приводов зажимных устройств 73 KB
  Благодаря использованию более высокого давления жидкости по сравнению с пневмоприводом при тех же развиваемых усилиях имеет меньшие габариты и вес; масло обеспечивает смазку трущихся частей. 5 низкого давления и большой производительности и 4 высокого давления и малой производительности. После замыкания механизма упора зажимного элемента в деталях давления в системе увеличивается и напорный золотник 6 отключает насос низкого давления. В дальнейшем будет уже работать только насос высокого давления рис.
46326. Электромеханические приводы защитных устройств 58.5 KB
  Электромеханические приводы защитных устройств Электромеханические зажимные устройства ЭМЗУ состоят из электродвигателя передаточного механизма зажимных элементов. Электродвигатель работает кратковременно только при зажиме или отжиме поэтому в ЭМЗУ всегда имеется самотормозящая передача для фиксирования состояния системы после зажима и отключения двигателя. В квазистатических ЭМЗУ сила зажима создается только за счет электромагнитного момента двигателя и величина этой силы определяется настройкой динамометрирующих упругих элементов в...
46327. Выращивание зерновых и снижение затрат на их обработку 587.76 KB
  Однако в Россию завозится большое количество продуктов питания изза рубежа что способствует повышению продуктивной зависимости от стран запада и политическую зависимость страны. руб. руб. продукции руб.
46328. Проектирование приводной станции к полочному элеватору 1.74 MB
  Нахождение коэффициента запаса прочности. Нахождение коэффициента запаса прочности. Нахождение коэффициента запаса прочности Подбор подшипников по динамической грузоподъемности. Кинематический и энергетический расчет привода Мощность элеватора определяется по уравнению где Z производительность элеватора.