2.11. Что называют скоростью реакции данного вида? Каковы единицы её измерения? Каким выражением обычно записывается скорость ядерной реакции в нейтронной физике и физике реактора?
Скоростью любой нейтронной реакции на ядрах i-го компонента среды называется число актов этой реакции, ежесекундно происходящих с этими ядрами в единичном объёме (1 см3) среды.
Rji(E) = ji(E) .Ni . n(E) . v(E),
Скорости реакций удобно обозначать символом Rji, где верхний индекс (i) указывает на тип нейтронной реакции, а нижний - (j) - служит условным обозначением нуклида, изотопа, химического элемента или соединения (или даже их смеси), или, наконец, сложного материала, на ядрах которого происходит рассматриваемая нейтронная реакция.
Если на месте нижнего индекса (j) в символе Rji стоит:
c - речь идёт о реакции радиационного захвата (с - первая буква английского слова capture - радиационный захват); f - речь о реакции деления (fission - деление); a - речь о реакции поглощения (absorption - поглощение); s - значит имеется в виду скорость реакции рассеяния (scattering – рассеяние); в частности нижний индекс рассеяния может быть более уточняющим: se - обозначает упругое рассеяние (scattering elastic), а si - неупругое рассеяние (scattering inelastic - рассеяние неупругое).
Верхним индексом (i) может быть условная цифра (как правило, последняя цифра массового числа изотопа элемента), либо химический символ элемента, либо, наконец, любой символ для краткого обозначения материала, вещества или сложной среды, который можно придумать на ходу, оговорив его использование во избежание путаницы. Например:
Rf5 - скорость реакции деления ядер 235U; Ra9 - скорость поглощения нейтронов ядрами 239Pu; Rc8 - скорость радиационного захвата нейтронов ядрами 238U; RaXe- скорость поглощения нейтронов ядрами ксенона; и т.д.
2.12. Что такое эффективный коэффициент размножения нейтронов? Каким он должен быть для теплового ядерного реактора (яр)?
Эффективный коэффициент размножения нейтронов — количество нейтронов, вызывающих новую реакцию деления, на один акт деления ядра. Обозначается в основном буквой k.
отношение чисел нейтронов рассматриваемого и непосредственно предшествующего ему поколений, называется эффективным коэффициентом размножения нейтронов в реакторе.
В критическом реакторе kэ = 1, в надкритическом реакторе kэ >1, а в подкритическом - kэ < 1, а величина эффективного коэффициента размножения (по тому, насколько она отклоняется от единицы) должна позволить нам оценить, с какой интенсивностью идут процессы нарастания или убывания мощности реактора.
2.13. Что такое реактивность ядерного реактора и каковы единицы ее измерения? Каков физический смысл этой величины? Что значит внести положительную и отрицательную реактивность в яр?
Мера отклонения реактора от критичности, представляющая собой отношение величин избыточного коэффициента размножения к эффективному
называется реактивностью реактора.
В критическом реакторе величины избыточного коэффициента размножения и реактивности равны нулю, в надкритическом реакторе они положительны, а в подкритическом - отрицательны.
Реактивность - величина принципиально безразмерная. Однако на практике для её измерения используются различные относительные и условные единицы. Во-первых, реактивность может измеряется в процентах, то есть в единицах равных одной сотой от единицы, вытекающей из определения реактивности. Во-вторых, реактивность измеряется в обратных часах. Эта единица употребляется для малых реактивностей при измерениях периодов реактора. Обратный час есть такая реактивность, которой соответствует установившийся период реактора в 1 ч. Наконец, реактивность измеряется в единицах β (доли запаздывающих нейтронов), или долларах и центах. За один доллар принимается реактивность, равная β, а центы составляют сотые доли этой реактивности.
Поскольку р = β является предельным значением реактивности управляемого на запаздывающих нейтронах реактора, понятно почему такая величина реактивности принята за единицу, тем более что абсолютная величина этой единицы зависит от типа ядерного топлива. Так, β 239Pu в три раза меньше, чем β 235U (0,0065 или 0,65%), и реактивность, выраженная в абсолютных единицах, не всегда указывает на то, насколько она близка к предельному значению. Реактивность в центах всегда выражена в долях её предельного значения, и такое представление реактивности является универсальным.