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

8 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

46515. Россия на пути радикальной социально-экономической модернизации 18.33 KB
  Большинство граждан страны в течение нескольких месяцев оказались за чертой бедности. каждый гражданин страны получил приватизационный чек ваучер номинальной стоимостью 10 тыс. Но МВФ страны Большой семерки обещанные займы не предоставили ссылаясь на неустойчивую политическую ситуацию в России. экономическое развитие страны находилось в своеобразном плену у политического противостояния Правительства с Верховным Советом.
46516. Центральный рак легкого: дифференциальная диагностика, лечение 18.35 KB
  При дифференциальной диагностике центрального рака легкого приходится иметь в виду хроническую пневмонию туберкулез сегментарный пневмосклероз саркоидоз лимфогранулематоз аденому бронха. После нее возникают необратимый стеноз бронха и негомогенное затемнение соответствующего сегмента или доли легкого. обработка элементов корня легкого или удаляемой доли должна быть раздельной.
46517. Подходы и методы определения рыночной стоимости права арены земельных участков 18.35 KB
  Рыночная стоимость права аренды земельного участка зависит от правомочий арендатора срока действия права обременений права аренды прав иных лиц на земельный участок целевого назначения и разрешенного использования земельного участка. Рыночная стоимость права аренды земельного участка зависит от ожидаемой величины продолжительности и вероятности получения дохода от права аренды за определенный период времени при наиболее эффективном использовании арендатором земельного участка принцип ожидания. Общие рекомендации по проведению оценки При...
46518. Экспертиза безопасности оборудования, технологических процессов и производственных объектов 18.37 KB
  Действующие предприятия также подлежат сертификации на соответствие требованиям ОТ в течение последующих пяти лет до 1999г.94 № 485 О проведении обязательной сертификации постоянных рабочих мест на производственных объектах средств производства оборудования для средств коллективной и индивидуальной защиты устанавливает единый порядок проведения сертификации на соответствие требованиям ОТ. Предприятия ежегодно представляют перечень постоянных РМ на производственных объектах подлежащих обязательной сертификации на соответствие требованиям...
46519. Сбор, утилизация и захоронение твердых и жидких отходов 18.37 KB
  Сбор утилизация и захоронение твердых и жидких отходов. Громадные объемы производственных отходов только от горнодобывающей промышленности более 3 млрд. Методы и средства утилизации и ликвидации отходов зависят от их токсичности физического и химического состава и объемов. Наиболее значительная по объему свыше 60 часть твердых отходов инертные и малоразлагающиеся вещества используются для планировочных работ.
46520. Структура языкового знака. Аспекты знакового отношения (семантический «треугольник» Ч. К. Огдена и А. А. Ричардса) 18.38 KB
  Структура языкового знака. Таково определение языкового знака предлагаемое словарем. Значение знака идеально его внешняя форма материальна. Оптимальным способом анализа языкового знака в контексте данной работы является его осмысление как чисто субъективной субстанции существующей исключительно внутри сознания человека.
46521. Национально-государственное развитие СССР постсталинского периода и демократизация политического режима 1950-60-х гг 18.43 KB
  Национальногосударственное развитие СССР постсталинского периода и демократизация политического режима 195060х гг. Во внешней политике: проводилась идея мирного сосуществования двух систем рассматривались проблемы всеобщего разоружения перед СССР ставилась задача достижения и превышения уровня развития капиталистических стран с другой стороны усиливалась гонка вооружений. Хрущев был избран Первым секретарем ЦК КПСС и Председателем Совета Министров СССР совместив тем самым руководящие посты в партии и государстве и сосредоточив в своих...
46522. Великая Отечественная война (1941-1945 гг.) 18.51 KB
  Основные периоды Великой отечественной войны. от начала войны до начала наступления советских войск под Сталинградом. вышла из войны Италия. – завершающий период Великой Отечественной войны.
46523. Диффузные формы рака молочной железы. Дифференциальная диагностика. Клиника, диагностика и лечение 18.54 KB
  Паразитарные заболевания печени. Эхинококкоз печени. При перкуссии расширения границ печени. Периоды развития: латентный продромальных явлений прогрессивное увеличение печени период осложнений.