Зависимость сечений деления и радиационного захвата естественной смеси изотопов урана от энергии нейтронов Среднее число нейтронов при делении тепловыми нейтронами

нуклид	n
233U	2,49
235U	2,42
239Pu	2,87

Свойства урана, делающие возможным и полезным самоподдерживающуюся цепную реакцию деления (СЦ:

• деление на два осколка с выделением большой энергии,

• возникновение при одном делении более двух нейтронов (n = 2,5) со средней энергией 2 МэВ

• высокая вероятность деления урана-235 нейтронами любых энергий

Свойства урана, делающие невозможным СЦР в природе:

• малая концентрация урана-235 в естественной смеси изотопов,

• деление урана-238 только нейтронами большой энергии,

• большое сечение неупругого рассеяния нейтронов на уране-238

• , n_эф= 2.5×0.3 < 1

• большое значение и резонансный характер сечения захвата нейтронов ураном-238.

Три способа осуществить СЦР:

• замедлить нейтроны уменьшив их энергию до нескольких эВ,

• изменить изотопный состав, увеличив долю ²³⁵U («обогатив» по ⁵U),

• использовать искусственный чётно-нечётный нуклид ²³⁹Pu, делящийся тепловыми нейтронами.

Выделение энергии при цепной реакции деления При одном акте деления выделяется около 200 МэВ 3,1*10-11 Дж.

Кинетическая энергия осколков деления ….......... 167

Кинетическая энергия нейтронов деления ….......... . 5

Энергия мгновенного g-излучения ….............……… 6

Энергия b-частиц при распаде продуктов деления 8

Энергия g-излучения продуктов деления …...........… 7

Энергия нейтрино …........................……………… …..12

Полная энергия ….......................…………………..…205

Задача 1.2. Подсчитать расход угля и урана за год для станции мощностью 1 ГВт электрических. Принять теплотворную способность угля – 510³ ккал/кг, обогащение по ²³⁵U – 4,4%, выгорает 2%, КПД ТЭС 40%, КПД АЭС – 33%.

Уголь:

Затраченная энергия ТЭС = 3,1710⁷с*2,510⁹ Вт/ 4,18 Дж/кал = 1,910¹⁶кал

М_с = 1,910¹⁶кал/510⁶ кал/кг = 3,410⁹ кг = 3,410⁶ т  1 эшелон/сут

М_СО2 = 3,410⁶* A_CO2/A_C = 1,210⁷т

(вся тепловая энергетика РФ  10⁹_С*40/12  310⁹т)

Уран = 3,1710⁷с*310⁹Вт */1,610^-19Дж/эВ* 210⁸ эВ/дел= 310²⁷ делений

M_U = 310²⁷дел*238*1,6710^-27кг = 1,210³ кг

M_UO2 = 1,210³кг* (270/238) /0,02 = 68 т

Л3_1/2 07 03 13

Радиоактивность

Активность A(t) радиоактивного вещества (радионуклида) в момент времени t определяется как произведение постоянной распада λ и числа радиоактивных ядер N(t), т.е

Виды радиоактивного распада

Распад материнского радиоактивного ядра X с атомным номером Z и атомным массовым числом A может происходить одним из следующих пяти возможных способов:

• α-распад:

• β^¯-распад:

• -распад:

• электронный захват:

• γ-распад:

Периоды полураспада некоторых нуклидов

3H	12C	40K	60Cо	90Sr	131I	137Cs	238U	239Pu
12,3 года	5740 лет	1,3·109 лет	5,3 года	29 лет	8 суток	30 лет	4,5·109 лет	2,4·104 лет