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

51156. Система управления базами данных ACCESS 324.42 KB
  Установите типы данных счетчик текстовый числовой и т. созданных таблиц. Определите первичные ключи в созданных таблицах.
51157. Аналитическое определение различных видов теплоемкостей 3.1 MB
  Ознакомление с одним из методов экспериментального определения теплоемкости воздуха. Аналитическое определение различных видов теплоемкостей, определение средней теплоемкости по таблицам.
51158. ПРИМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИОГРАФА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАКУУМНЫХ И ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 6.38 MB
  Сущность характериографических исследований заключается в приложении к объекту исследования изменяющегося напряжения вызывающего ток протекающий через объект с последующим отображением зависимости этого тока от напряжения в прямоугольной системе координат.1 Исследуемый объект Здесь исследуемый объект подключён к генератору линейно изменяющегося напряжения ГЛИН. Если подать линейно изменяющееся напряжение например на входы горизонтального отклонения луча электроннолучевой трубки осциллографа X а напряжение с измерительного...
51159. Дослідження текстового та графічного режимів роботи EPSON-сумісних матричних принтерів 26.69 KB
  Специальные функции передаются на ПУ сериями Escpe Серия Escpe состоит из кода Escpe 1B и буквенноцифровых знаков или символов. Виды шрифтов SO выход из основного набора ИСО включение широкого шрифта ESC SO включение широкого шрифта SI вход в основной набор ИСО включение уплотненного шрифта ESC SI включение уплотненного шрифта DC2 выключение уплотненного шрифта DC4 выключение широкого шрифта ESC E включение жирного шрифта ESC F выключение жирного шрифта ESC G включение двойной печати ESC H выключение двойной...
51161. ОПЕРАЦИОННЫЙ БЛОК МИКРОПРОГРАММИРУЕМОГО ПРОЦЕССОРА 127.5 KB
  Определить количество нулей в коде числа. Используемые регистры R0=Число в котором будет определяться колво нулейC000 h R2=10 h R3=0 Тесты: R0=C000 R2=000E; R0=FFFF R2=0000; R0=0000 R2=0010; R0=FBE R2=0004; Выводы: В данной работе был изучен операционного блока на уровне структурной схемы так же я ознакомился с составом микрокоманд и порядком их выполнения с составлением и отладкой микропрограммы. Был разработан и реализован алгоритм позволяющий определить количество нулей в коде числа и в соответствии с ним написана микропрограмма.
51162. Исследование параметров воздуха рабочей зоны и защиты от тепловых излучений 42.9 MB
  Холодный период года период года характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха равной 10 С и ниже. Теплый период года период года характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше 10 С. Среднесуточная температура средняя величина температуры наружного воздуха измеренная в определенные часы суток через одинаковые интервалы времени.
51163. Розвязування задач теорії прийняття рішень за допомогою дерев рішень 1.39 MB
  Мета: навчитися розвязувати задачі теорії прийняття рішень за допомогою дерев рішень Теоретичні відомості Дерево рішень це граф що представляє правила в ієрархічній послідовній структурі де кожному обєкту відповідає єдиний вузол який дає розвязок. Для генерації різних варіантів рішень і їх оцінки найбільше поширення знайшли дерева рішень що містять два типи вершин: вершини в яких рішення приймає експерт ОПР і вершини де рішення приймає випадок виходящі з вершини дуги задають визначені імовірності напрямків прийняття...
51164. ФЛЭШ-ПЯМЯТЬ 362 KB
  В схемах флэш-памяти не предусмотрено стирание отдельных слов, стирание информации осуществляется либо для всей памяти одновременно, либо для достаточно больших блоков. Это позволяет упростить схему ЗУ и позволяет повысить степень интеграции и быстродействия.