Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Физико-технический факультет Лекция 8

Московский инженерно-физический институт
(государственный университет)
Физико-технический факультет
Лекция 8
Нейтронный цикл в реакторе на тепловых нейтронах.
Формула четырех сомножителей.
Вероятность избежать резонансного захвата.
Вероятность избежать поглощения в замедлителе.
Критическое уравнение.
Оптимальные параметры размножающих сред.
Одногрупповая теория критического реактора.
Отражатель нейтронов.
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов
Гомогенный реактор на тепловых нейтронах
Реактор на тепловых нейтронах
1. Содержит большие количества замедлителя для эффективного
уменьшения энергии нейтронов в пределах активной зоны
2. Большинство делений происходит тепловыми нейтронами
3. Урановое топливо имеет небольшое обогащение (0,71 – 5 %) по
ядрам 235U
Гомогенный реактор
топливо представляет собой однородную смесь делящегося
материала и замедлителя (раствор, расплав и т.п.)
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов
Схема цепная реакция в тепловом реакторе
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов
Нейтронный цикл в реакторе на тепловых нейтронах
Этап
Процессы
Величины
Рождение нейтронов в
результате реакции деления
Замедление в быстрой
области энергии
Диффузия при замедлении
Взаимодействие с
ядрами урана 238 и
замедлителя

- коэффициент размножения
на быстрых нейтронов
Замедление в
промежуточной области
энергии
Диффузия при замедлении
Взаимодействие с
ядрами урана 238 и
замедлителя

- вероятность избежать
поглощения на ядрах урана
при замедлении
Диффузия нейтронов в
тепловой области
Взаимодействие с
ядрами замедлителя

- вероятность избежать
поглощения на ядрах
замедлителя
Диффузия нейтронов в
тепловой области
Взаимодействие с
ядрами урана
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов
- число нейтронов на одно
поглощение
в топливе (уране)
Формула четырех сомножителей
К∞ – коэффициент размножения теоретический системы,
которая представляет собой пространство, полностью
заполненное некоторой средой (гомогенной или гетерогенной).
K        
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов
Вероятность избежать резонансного захвата
 п  I эфф
 (с)  exp( 
)
 s
Ф6-01Н
п
- ядерная плотность резонансного поглотителя;
I эфф
- эффективный резонансный интеграл в смеси;
 s
- замедляющая способность смеси.
ТЭО ядерных процессов
Вероятность избежать поглощения в замедлителе

 (с)  зам
топ
a  а
топ
а
зам

 топ
a
a
,
Ф6-01Н
- макроскопические сечения поглощения
в тепловой области энергий на ядрах топлива
и замедлителя соответственно
ТЭО ядерных процессов
Коэффициент использования тепловых нейтронов

топ

 топ
f
, a
Ф6-01Н
 f 

топ
f
топ
а
- макроскопические сечения деления и
поглощения в тепловой области энергий
на ядрах топлива
ТЭО ядерных процессов
Оптимальные параметры
гомогенных размножающих сред
(уран природный – замедлитель)
Ф6-01Н
Замедлитель
С=Nзам/NU
K
H2O
2,5
0,84
D2O
167
1,14
C
452
0,85
ТЭО ядерных процессов
Одногрупповая теория критического реактора



 
  (r )     (r , , E )  d  dE
0 4
 D   a     f   f   =>
 
2
м
 f  f  a
D

( rg )  0
 (
2
Ф6-01Н

Н
)2

k  1
L2
   м   0
2
Материальный параметр
Граничное условие в однородном реакторе
Геометрический параметр в плоской геометрии
ТЭО ядерных процессов
Пространственное распределение нейтронов
Плоская геометрия
 2
 ( )
Í
 ( x )   0  cos(
2
x
)
H
Сферическая геометрия

2  ( )2
R
(r )   0 
cos(
r
)
R
r
Цилиндрическая геометрия
2,405 2
 (
)
R
2
Ф6-01Н
2,405  r
 (r )   0  J (
)
R
ТЭО ядерных процессов
Домашнее задание №4
Выполнить в MathCad !
1) Выбрать фигуры (сфера, параллелепипед, цилиндр)
2) Построить распределение потока нейтронов в
цилиндре конечной высоты
3) Рассчитать коэффициенты неравномерности потока в
различных фигурах
Ф6-01Н
ТЭО ядерных процессов