Cheksiz bir hil muhitning fizik parametrlari

1-son LABORATORIYA ISHI.
Cheksiz bir hil muhitning fizik parametrlari
Eng oddiy reaktor modeli cheksiz bir hildir naslchilik muhiti. Ushbu model asosiy tavsif uchun ishlatiladi va reaktorda neytronlarni ko'paytirish jarayonini tahlil qilish. Ko'rinib turibdiki bir hil materiya muhitida bo'linishga qodir og'ir yadrolar mavjud neytronlar shunchalik kattaki, mutlaq hayot aylanish jarayonida ko'pchilik neytronlar etib bormaydi.chegaralar. Shunday qilib, bunday muhitdagi neytron oqimi sifatida ifodalanadi faqat neytron energiyasi va vaqtning funksiyasi - F(E t , ) . Ba'zilarga ko'ra, neytronlarning muhit yadrolari bilan o'zaro ta'sirining barcha jarayonlari a kanali (yutilish, sochilish va boshqalar) bilan xarakterlanadi jamlangan makroskopik o'zaro ta'sir kesimlari atrof-muhitga kiritilgan nuklidlarning barcha turlari:

mikroskopik o'zaro ta'sir kesimi, ma'lum bir neytronning o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyati bitta yadroli energiya (yadroviy ma'lumotlar kutubxonalaridan olingan). ρ- tegishli turdagi yadro zichligi (yoki yadro konsentratsiyasi). muhitdagi yadrolar. Bu qiymat odatdagi massa bilan bevosita bog'liqdir aralashmadagi bir xil turdagi molekulalarning zichligi:

Shubhasiz, material tarkibini aniq aniqlash uchun muhit, uning tarkibiy qismlarining barcha yadro kontsentratsiyasini o'rnatish kerak nuklidlar. Sof modda bo'lsa, formula (2) oddiygina bo'lishi mumkin to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladi. Alohida nuklidlarning kontsentratsiyasi moddaning molekulasi moddaning molekulalari konsentratsiyasining karrali bo'ladi. molekuladagi mos keladigan atomlar soniga bog'liq. Qachon har xil turdagi yadrolarning aralashmalari, ularning yadro konsentratsiyasi allaqachon bo'ladi tarkibiy qismlarning massa ulushini hisobga olgan holda aniqlanadi. Bir hil cheksiz vosita modeli uchun eng tipik holat yoqilg'i va retarder aralashmasi. Bu aralash nisbat bilan tavsiflanadi moderatorning yadroviy zichligi yoqilg'ining yadroviy zichligiga -suyultirish. Aslida, suyultirish yadrolarning soni birlik hajmiga yoqilg'ining bir yadrosi uchun moderator. Berilgan bilan aralashmada suyultirish, yoqilg'ining yadro zichligi va moderator bo'lishi mumkin quyidagicha aniqlanadi:

Yadro reaktorlarida asosiy yoqilg'i urandir. Tabiiy Uran tarkibida katta miqdorda 2 izotop mavjud: taxminan 0,7% U235 va 99,3% U238. Shunday qilib, tabiiy uran metall shaklida ko'rsatilgan izotoplarning bir hil aralashmasidir miqdori. Ko'pgina reaktorlarning ishlashi uchun parchalanish miqdori Tabiiy urandagi U235 izotopi kichik, shuning uchun siz foydalanishingiz kerak boyitilgan uran, unda sun'iy ravishda ko'paygan U235 tarkibi. Boyitish - bu ulushni ko'rsatadigan jismoniy miqdor urandagi U235 izotopi (chunki izotoplarning massasi bir oz farq qiladi, massa ulushi taxminan yadrolarning ulushiga teng):

bu yerda r5 , r8 va rU - U235, U238 va umumiy uranning yadro konsentratsiyasi. mos ravishda. Shunday qilib, tabiiy uranni boyitish taxminan 0,7%, eng mavjud standart uran boyitish termal neytron reaktorlari - 3-5%.
Neytronlarni ko'paytirish jarayonini tasvirlash uchun foydalanish mumkin turli modellar. Bunday modellarning barchasi, u yoki bu tarzda, qaramlikka tushiriladi neytronlarni ko'paytirish jarayonini tavsiflovchi asosiy miqdorga neytron oqimining o'zgarishi, – neytronlarni ko'paytirish omili K∞ .To'liq aks ettiruvchi K∞ ning eng keng tarqalgan ko'rinishi bu miqdorning muhit parametrlariga jismoniy bog'liqligi 4 omil formulasi:

Neytronlarning tez ko'payish omili m U238 bo'linish chegarasidan pastda sekinlashgan neytronlar sonining nisbati termal neytronlarning bo'linishi natijasida hosil bo'lgan neytronlar soni. s koeffitsienti rezonansdan qochish ehtimolini ifodalaydi Neytronning tez energiyalar hududidan sekinlashishi paytida uning so'rilishi termal hudud. th koeffitsienti issiqlikni yutish ehtimoli yoqilg'i tarkibidagi neytron, utilizatsiya omili deb ham ataladi termal neytronlar. n eff koeffitsienti o'rtacha hisoblanadi yoqilg'ida so'rilgan neytronga bo'linish neytronlari. Eng oddiy holatda (bir guruhli taxminiy), dan vosita uchun suyultirish C va boyitish x bilan yoqilg'i-moderator aralashmalari ko'paytirish koeffitsienti K∞ quyidagicha hisoblanishi mumkin:

Shubhasiz, cheksiz muhitda ko'payish jarayoni neytronlar material tomonidan deyarli aniq aniqlanadi

muhitning tarkibi va natijada yoqilg'ini boyitish va suyultirish. (5) formula koeffitsientlarining suyultirishga bog'liqligi ko'rsatilgan 2-rasm. n eff koeffitsienti muhitning suyultirilishidan amalda mustaqil. Eng muhim fakt maksimalning mavjudligi kabi ko'rinadi ma'lum bir suyultirishda muhitni ko'paytirish koeffitsienti - reaktor yaratish nuqtai nazaridan optimal. U optimal holatda berilgan yoqilg'i uchun suyultirish qiymatini olish mumkin maksimal mumkin bo'lgan qiymatni boyitish K∞ .

Guruch. 2. 4 omil formulasi koeffitsientlarining suyultirishga bog'liqligi

Mashq qilish

1. Taklif etilayotgan variantdan cheksiz bir xil muhitni o'rnating berilgan boyitish bilan yoqilg'ining aralashmasi va moderatorning uchta turidan biri (H2O, D2O, C) 1 (materiallarning massa zichligi) suyultirilganda ilovada ko'rsatilgan, 1-4 formulalar yordamida yadro zichligini hisoblang).
Bunday vosita, masalan, radiusi 1 sm bo'lgan to'p bo'lishi mumkin (uchun GETERA dasturi) neytronlarning chegarada to'liq aks etish sharti bilan, cheksiz muhitning modeli bo'ladi.

2. Ko'paytirish koeffitsienti va uning ketma-ket hisoblari omillar, suyultirishni oshirish, optimalni aniqlash ma'lum bir muhit uchun suyultirish. Qolgan ikkitasi uchun hisob-kitoblarni takrorlang 1-bandda ko'rsatilgan moderator turlari. Natijalarni jadval shaklida taqdim eting. Ko'rsatma. E'tibor bering, engil suv uchun optimal hisoblanadi suyultirish birlik, boshqa turdagi moderatorlar uchun esa o'nlab va yuzlab

3. 2-topshiriq bo‘yicha m (C) , s (C) ga bog‘liqlik grafiklarini tuzing.

th ( ) C va K∞ ( ) C (bir koordinata tekisligida) bitta muhit uchun
tanlangan moderator turi.
Test savollari
1. Suyultirilganda s ning qiymati qanday o'zgaradi?
2. Suyultirishning kamayishi bilan th qiymati qanday o'zgaradi?
3. Qiymat qanday o'zgaradi n eff ortib borayotgan suyultirish bilan?
4. m koeffitsientning suyultirishga bog'liqligi qanday?
5. Bir jinsli muhitning K∞ munosabatiga qanday bog'liqlik bor moderator yadrolari soni va birlik hajmiga yoqilg'i?
6. Yengil suv bilan almashtirilganda aralashmaning th koeffitsienti qanday o'zgaradi og'ir suv?
7. Yengil suv bilan almashtirilganda aralashmaning s koeffitsienti qanday o'zgaradi
og'ir suv?
8. Yengil suv bilan almashtirilganda aralashmaning m koeffitsienti qanday o'zgaradi og'ir suv?
9. K qanday o'zgaradi ∞ yorug'likni almashtirishda yuqori suyultirilgan muhit suvdan og'ir suvga?
10. Qaysi muhitda mumkin bo'lgan eng yuqori koeffitsient mavjud tez neytronlarda ko'payish?
11. K∞ qiymatini qaysi parametr cheklaydi?
12. n eff koeffitsientining yoqilg'ini boyitishga qanday bog'liqligi bor?
13. th koeffitsientining yoqilg'ini boyitishga bog'liqligi qanday?
14. Qaysi muhitda K∞ nolga teng bo'lishi mumkin?
15. Muhit uchun optimal suyultirish tartibi nimadan iborat kam boyitilgan uran va engil suv?
16. Muhit uchun optimal suyultirish tartibi nimadan iborat past boyitilgan uran va og'ir suv?
17. Muhit uchun optimal suyultirish tartibi nimadan iborat kam boyitilgan uran va grafit?
18. Gd2O3 moddasidagi kislorodning yadro zichligi r ga teng. Nimaga teng yadro zichligi Gd?
19. Tabiiy karbidning makroskopik sochilish kesimini toping neytron energiyalarining termal hududida uran UC.
20. Uran dioksidining parchalanishi uchun makroskopik kesmani toping neytron energiyalarining termal hududida 4% boyitish.
21. Bir jinsli uran-grafitdagi moderatorning massa ulushini toping. 200 suyultirilgan aralashmalar.
22. Bir hil uran-suv aralashmasidagi moderatorning massa ulushi. 40%. Suyultirishni toping.
23. Uranli termal suv hosil qilish mumkinligini aniqlang tabiiy uran reaktori, moderator - D2O, suyultirish - 200. m ≈1, s ≈0,85 ni hisoblang.
24. Uchun rezonans yutilishdan qochish ehtimolini aniqlang muhim uran-suv reaktori, yoqilg'i - uran dioksidi, boyitish 4%, moderator - H2O, suyultirish - 10. m ≈1 ni hisoblang.
25. Qaysi boyitishda issiqlik hosil qilish mumkinligini aniqlang uran yoqilg'isidagi uran-suv reaktori, moderator - H2O, suyultirish - 5. m ≈1, s ≈0,8 ni hisoblang.