Эффективный коэффициент размножения нейтронов через возраст и длину замедления

Физическая природа выделения энергии при делении тяжелого ядра

Деление тяжёлых ядер — экзотермический процесс, в результате которого высвобождается большое количество энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения. Деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии. Процесс деления может протекать только в том случае, когда потенциальная энергия начального состояния делящегося ядра превышает сумму масс осколков деления. Поскольку удельная энергия связи тяжёлых ядер уменьшается с увеличением их массы, это условие выполняется почти для всех ядер с массовым числом .

То, что при делении тяжёлых ядер выделяется энергия, непосредственно следует из зависимости удельной энергии связи ε = Eсв(A,Z)/A от массового числа А .При делении тяжёлого ядра образуются более лёгкие ядра, в которых нуклоны связаны сильнее, и часть энергии при делении высвобождается. Как правило, деление ядер сопровождается вылетом 1 – 4 нейтронов.Деле́ние ядра́ — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами).

Энергия связи нуклонов в ядре,удельная энергия связи ?

Энергией связи называется энергия, которую необходимо затратить для того, чтобы расщепить ядро. Ее обычно выражают в мегаэлектронвольтах (МэВ) (1 МэВ= 1,6 · 10-13Дж). Устойчивость атомного ядра характеризуется энергией связи (Eсв).

Под энергией связи ядра понимается энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. Основываясь на законе сохранения энергии можно сказать, что энергия связи равняется той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Удельной энергией связи является энергия связи, которая приходится на один нуклон ядра. Она определяется экспериментально.

Эффективный коэффициент размножения нейтронов через возраст и длину замедления

В общем виде, когда коэффициент размножения в реакторе отличается от единицы, уравнение (3.12) запишется следующим образом:

(3.14)

τ – величина, называемая возрастом нейтронов и имеющая размерность см2.

L – длина диффузии.cм

В^2 называется геометрическим параметром

Уравнение (3.14) является основным уравнением реактора, раскрывающим зависимость эффективного коэффициента размножения нейтронов от состава и размеров активной зоны. Это уравнение справедливо для гомогенного и гетерогенного реакторов. Особенность гетерогенности активной зоны отражается в подходе к расчету параметров уравнения четырех сомножителей, а именно величин ε, φ и θ.

При стационарном процессе

(3.15)

где М2 = L2 + τ величина, называемая площадью миграции, см2

Решение уравнения (3.11) дает возможность определить величину В2. В данном случае этот параметр является функцией размеров и геометрической формы активной зоны. В частности, для цилиндрического реактора

(3.16)

где R – радиус, а Н – высота активной зоны. В данном случае величина В2 называется геометрическим параметром .

Скорость ядерной реакции 

Число актов этой реакции , ежесекундно происходящих с этими ядрами в единичном обьёме (1см^3)среды .

R=GNnv (cм^-3c^-1)

N-ядерная концентрация элемента (см^-3)

n-плотность частиц(см^-3)

v-скорость частиц(см/c)

G-сечение реакции(см^2)