ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ

ОТРАСЛЕВОЙ УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫЙ ЦЕНТР

А.И. Охрименко

ОСНОВЫ ФИЗИКИ РЕАКТОРОВ

Учебное пособие

Г.Димитровград

2002г.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ. 4

1. Введение 6

1.1. Типы ядерных реакторов и основные процессы в них 6

1.2. Основные ядерные реакции. Поглотитель. Отражатель. Активная зона реактора. 15

1.3 Источники нейтронов, детекторы нейтронов. 20

1.4. Микроскопическое сечение ядерных реакций. 21

1.5. Простейшее уравнение баланса нейтронов. Коэффициент размножения бесконечной среды. Концентрация ядер, макроскопическое сечение. Скорость реакции, поток нейтронов. 28

1.6. Эффективный коэффициент размножения, вероятность избежать утечки, реактивность реактора. 35

1.7. Замедление нейтронов, спектр нейтронов, классификация реакторов по спектру. 37

1.8. Мощность реактора. 40

q_v=_f _fФ (1.19) 41

1МэВ=1,60210^-13 Дж 41

реактора N нейтронов Ф 43

 43

2. Структура активной зоны реакторов на 44

тепловых нейтронах и ее характеристики. 44

2.1 Схема реактора 44

2.2. Пример реакторной установки с корпусным водо-водяным реактором для выработки электроэнергии. 46

Компенсирующие сборки и сборки аварийной защиты через соединительные штанги сцеплены с механизмами управления, установленными в корпусах СУЗ на УВБ. 52

2.3. Особенности промышленных энергетических ядерных реакторов. 57

2.4. Формула четырех сомножителей. 62

Рис. 2.9. Иллюстрация к формуле четырех сомножителей 63

2.5. Спектр нейтронов и коэффициент размножения бесконечной гетерогенной среды. 67

2.6. Формула шести сомножителей. 69

2.7. Зависимость р и f от коэффициента замедления. 75

2.8 Обусловленное выгоранием изменение произведения рf 78

2.9 Распределение потока нейтронов в активной зоне реактора 79

2.9.1 Грубое представление 79

2.9.2 Точное представление 81

2. 10 Построение размножающей сборки 85

3 Коэффициенты реактивности 87

3.1 Общие положения 87

3.2. Положительный и отрицательный коэффициенты реактивности. 89

3.3. Температурный коэффициент топлива (коэффициент Доплера). 90

3.4 Температурный коэффициент замедлителя Г_тм 92

3.5 Пустотный коэффициент 97

3.6. Мощностный коэффициент. 97

3.7 Баланс реактивности. 97

3.8. Средства управления реактивностью 100

4. Кратковременные переходные процессы в реакторе 102

4.1 Общие положения 102

4.2 Нарастание потока нейтронов за счет мгновенных нейтронов. 102

4.3 Запаздывающие нейтроны 104

4.4. Нарастание потока нейтронов за счет запаздывающих нейтронов 105

4.5 Важные понятия 106

4.6 Временной режим подкртической системы 106

4.7 Временной режим реактора при весьма малой мощности 107

4.8. Временной режим реактора при работе на мощности. 109

4.9. Временной режим реактора после отрицательного скачка реактивности 113

5. Долговременные процессы в реакторе 114

5.1 Общие положения 114

5.2 Выгорание твэлов 114

5.3. Отравление ксеноном 115

5.4. Отравление самарием 121

5.5 Конверсия и воспроизводство. 122

5.5.1. Оценка коэффициента воспроизводства. 124

5.5.2.Связь между критичностью и коэффициентом воспроизводства. 128

6. Физические особенности реакторов на быстрых нейтронах. 131

6.1. Факторы, определяющие спектр нейтронов в активной зоне быстрого реактора. 132

6.2. Обогащение ядерного топлива в быстром реактора. 133

6.3. Структура активной зоны быстрого реактора и ее размеры. 135

6.4. Плотность тепловыделения, выбор теплоносителя и компоновка энергетического быстрого реактора. 138

6.5. Управление быстрым реактором. 147

6.5.1. Роль запаздывающих нейтронов. 147

6.5.2 Коэффициенты реактивности и контроль быстрого реактора. 147

6.5.3 Средства управления реактивностью 148

6.6. Превращение актинидов. 150

6.6.2. Выжигание актинидов в ядерных реакторах. 151

6.7. Радиационная защита. 152

6.8. Сравнение быстрых реакторов с тепловыми. 154

7. Историческая справка (заключение). 154

ЛИТЕРАТУРА 158