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

9 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

51684. Урок биологии 66 KB
  Основой для планирования учебно-воспитательного процесса по биологии является анализ существующих нормативных требований, программ, учебных и дидактических пособий, опыта работы учителя.
51685. Сонячна система. Рух планет навколо Сонця 66 KB
  Рух планет навколо Сонця. Що таке Всесвіт З чого складається Всесвіт Що більше за розмірами Всесвіт чи Галактика Чому До якої системи належить планета Земля Чому систему називають Сонячною Які небесні тіла утворюють Сонячну систему До яких небесних тіл належить Сонце Чому Чи може людина потрапити на поверхню Сонця Чому Які небесні тіла називають астероїдами Чим особливі комети Яку комету ви знаєте Чому вона так називається Чим відрізняються між собою небесні тіла метеори та метеорити Що таке кратери...
51686. Дії з натуральними числами 102.5 KB
  Учитель: «Дітки, Ви любите гратися? А математику? Тоді давайте займатися математикою, граючись. Сьогодні ми з Вами вирушаємо у незвичайну подорож. А оскільки наше місто розміщене на перехресті залізничних шляхів мало не з усієї
51687. Прислів’я і приказки як різновид фразеологізмів. Антонімічні та синонімічні пари фразеологізмів. Встановлення відповідностей між українськими та російськими формами фразеологізмів 231 KB
  Антонімічні та синонімічні пари фразеологізмів. Встановлення відповідностей між українськими та російськими формами фразеологізмів. Завдання: навчити учнів добирати антонімічні та синонімічні пари фразеологізмів встановлювати відповідність між українськими та російськими формами фразеологізмів; розвивати вміння розкривати значення фразеологізмів творчо підходити до виконання завдань;...
51689. Техника торможения плугом и полуплугом 54.5 KB
  Выполняется одной лыжей для небольшого снижения скорости. Вначале переносится масса тела на идущую по направлению движения лыжу. Пятка второй лыжи отводится в сторону, ставит лыжу под углом и закантовывает её на внутреннее ребро, что тормозит продвижение.
51690. Редактор материалов в 3D Studio Max 1010.5 KB
  Создание материалов тема необъятная поскольку слишком велик список свойств и зависимостей всех параметров влияющих на внешний вид получаемого материала и рассмотреть все нюансы в рамках одной статьи просто невозможно. Поэтому мы ограничимся лишь основными приемами и правилами работы с материалами; эти способы позволят получить общее представление о применении материалов и начать собственные эксперименты. Все эти операции проводятся в редакторе материалов Mteril Editor который можно вызвать при помощи команды Rendering= Mteril Editor...
51692. Моделирование проблемных, развивающих личностно ориентированных образовательных ситуаций 131.5 KB
  Ситуации творчества: сущность виды формы: ситуации соревнования заботы игры исследования. Ситуации выбора: выбора деятельности общения позиции социальной роли. Ситуации успеха: сущность алгоритм создания позиция педагога. Соотношение проблемной ситуации задачи вопроса.