министерство образования и науки рф

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого президента россии Б.Н. Ельцина»

К. А. Некрасов

Физическая теория реакторов Курс лекций

Екатеринбург

2011

Содержание

Глава 1 0000Основные понятия теории реакторов 9

0000Простейший ядерный реактор 9

Топливо ядерных реакторов 12

0000Коэффициент воспроизводства 13

Классификация ядерных реакторов 14

Глава 1 Ядерные процессы в реакторах 16

Механизм ядерных реакций 16

Ядерные уровни энергии 17

0Резонансное поглощение 18

Рассеяние нейтронов 21

Рассеяние и замедление нейтронов 22

нейтронные поперечные сечения 23

Выход нейтронных реакций 26

Глава 2 Основные свойства реакции деления 27

испускание нейтронов 27

Механизм деления ядер 29

3333Продукты деления 30

Баланс освобождающейся энергии 31

Глава 3 Условия поддержания стационарного течения реакции деления ядер 31

Цепная реакция деления 31

Коэффициент размножения реактора бесконечных размеров 32

Величина обогащения, необходимая для поддержания стационарной цепной реакции 34

Глава 4 Возможность расширенного воспроизводства делящихся изотопов 36

Утечка нейтронов 38

Действие запаздывающих нейтронов 40

Распределение нейтронов в реакторе 40

Замедление нейтронов в бесконечных средах 42

Упругое рассеяние нейтронов 42

Глава 5 Логарифмический декремент энергии 49

Глава 6 Летаргия 50

Глава 7 Энергетический спектр замедляемых нейтронов 51

Замедление в водороде без поглощения 51

Плотность замедления 54

Замедление без поглощения в неводородных средах 55

Замедление в бесконечных средах при наличии поглощения 56

Вероятность избежать резонансного захвата в средах с массовым числом больше единицы 58

Эффективный резонансный интеграл 60

Эффект Доплера 61

Глава 8 Диффузия нейтронов 62

Введение 62

Плотность тока нейтронов. Закон Фика 63

Уравнение диффузии 67

Граничные условия: 68

Глава 9 Точечный источник в бесконечной среде 71

Глава 10 Бесконечный плоский источник 73

Длина диффузии 74

Альбедо 76

Глава 11 односкоростной реактор без отражателя 78

Глава 12 теория возраста 81

Модель непрерывного замедления 81

Уравнение диффузии с учетом замедления 81

Предположения и ограничения теории возраста 83

Точечный источник быстрых нейтронов в бесконечной среде 83

Физический смысл возраста 84

Время диффузии и время замедления 86

Глава 13 Гомогенный реактор без отражателя на тепловых нейтронах 86

Условие критичности. Геометрический и материальный параметр 92

Вероятность избежать утечки 93

Геометрические параметры для реакторов, имеющих размеры и форму в виде сферы и цилиндра. 93

Глава 14 Большие реакторы 95

Экспериментальное определение критического размера реактора 96

Глава 15 Гомогенный реактор с отражателем 97

Свойства отражателя 97

Распределение нейтронов и критические размеры реактора с отражателем 98

Эффективная добавка отражателя 102

Временной режим работы реактора без отражателя на тепловых нейтронах 104

Период реактора 104

Большие реактивности 111

Тепловой взрыв 112

Вес 113

Глава 18 УПРАВЛЕНИЕ РЕАКТОРОМ 114

Нарушение нейтронного баланса 114

Регулирующие стержни 114

Изменение изотопического состава ядерного горючего 120

Отравление реактора продуктами деления 120

Зашлаковывание 123

Последовательное поглощение нейтронов. 126

Изменение реактивности при выгорании горючего и его воспроизводстве. 127

Глубина выгорания топлива 129

Об атомной бомбе 129

Глава 19 Температурный коэффициент реактивности 131

Измерение запаса горючего по мере выгорания горючего 133

Глава 20 Теория возмущений 134

Теория возмущений в одногрупповом эффективном приближении 134

Эффективность регулятора в зависимости от глубины погружения для цилиндрического реактора 137

Глава 21 Гетерогенные реакторы Введение 138

Введение 138

Особенности гетерогенного реактора 139

Главные эффекты размещения урана в виде блоков 140

Вычисление коэффициента размножения для гетерогенных систем 141

Коэффициент размножения на быстрых нейтронах 146

Вероятность избежать резонансного захвата 148