Описание нейтронного поля в среде
Под нейтронным полем будем понимать совокупность нейтронов в среде, характеризуемых распределением по пространству, энергии, направлению движения в данный момент времени.
Основные допущения при описании нейтронного поля:
Нейтрон – |
|
|
Нейтроны не |
|
Нейтрон – |
|
Все функции |
|
взаимодействуют |
|
стабильная |
|
статистически |
||
точечная частица |
|
|
|
||||
|
|
друг с другом |
|
частица |
|
усреднены |
|
|
|
|
|
|
|||
• В диапазоне от |
|
• |
n(нейтронов) ≈ |
|
• Среднее время |
|
|
нескольких эВ до |
|
|
107 н/см3 |
|
жизни нейтрона в |
|
|
10 MэВ |
|
• |
N(нуклидов) ≈ |
|
среде (τ = 10-4 – |
|
|
|
|
|
1022 нукл/см3 |
|
10-7 с) гораздо |
|
|
|
|
|
|
|
меньше времени |
|
|
|
|
|
|
|
жизни в вакууме |
|
|
|
|
|
|
|
(τ = 900 с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
2. Описание нейтронного поля в среде. Основные функции, описывающие нейтронное поле в среде:
Курс: Теория переноса нейтронов |
22 |
© НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация |
|
Принцип работы ядерного реактора
,
Курс: Теория переноса нейтронов |
23 |
© НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация |
|
2. Описание нейтронного поля в среде. Основные функции,
описывающие нейтронное поле в среде:
Курс: Теория переноса нейтронов |
24 |
© НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация |
|
Пример с полным потоком нейтронов
Полный поток нейтронов - среднее число нейтронов, втекающих в сферу с единичным сечением, за единицу времени.
Плотность нейтронов 
- среднее число нейтронов, находящихся в единице объема.
1*1010 n/s*cm2
ΔS=1 cm2
1*1010 Ф() =(3 + 1 +1)*1010 [n/s*cm2]
450 |
|
|
|
3*1010 |
Если скорость нейтронов равна 2500 м/c, |
||
то мы можем найти плотность нейтронов: |
|||
|
|||
r |
n() = Ф() / v = 5*1010 |
/ 2.5*105 |
|
|
|||
= 2*105 [н/см3]
25
Скорость реакции
Скорость реакции Ax (r) процесса x ( x – поглощение, рассеяние, деление и др.) в объеме ΔV.
Пусть |
v – скорость нейтрона (см/c) |
|
λx – длина свободного пробега нейтрона для процесса х |
Тогда |
λx / v – время между двумя взаимодействиями |
|
v / λx – среднее количество взаимодействий для процесса х для 1 нейтр. |
v / λx * n(r) – среднее количество взаимодействий в единице объема v / λx * n(r) * ΔV – скорость реакции процесса х в объеме ΔV
Ax = Σx * Ф(r) * ΔV
26
Пример – небольшой исследовательский реактор в форме куба со стороной 80 см, известен усредненный
поток, сечение деления, надо найти мощность
z |
Исследовательский реактор имеет |
|
форму куба. Размер стороны куба - 80 |
||
|
||
|
см. Средний поток нейтронов и |
|
|
макроскопическое сечение деления |
|
|
известны. |
|
|
Найти мощность реактора [МВт] |
|
|
a |
0
y
x
a = 80 [см]
Ф = 1013 [н/с*см2] 
= 0.1 см-1
27
Решение
z
0
y
a = 80 [см]
Ф = 1013 [н/с*см2] 
= 0.1 см-1
Исследовательский реактор имеет форму куба. Размер стороны куба - 80 см. Средний поток нейтронов и макроскопическое сечение деления известны.
Найти мощность реактора [МВт]
aРешение:
Среднее количество делений в кубе в единицу времени (скорость реакции):
x Rf = Ф * Σf * Vкуба
За один акт деления выделяется энергия 200 MэВ; следовательно, мы можем найти полное энерговыделение или мощность реактора:
W = Rf * 200 MэВ = 16.4 МВт
28
2. Описание нейтронного поля в среде. Основные функции,
описывающие нейтронное поле в среде:
Курс: Теория переноса нейтронов |
29 |
© НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация |
|
2. Описание нейтронного поля в среде. Основные функции,
описывающие нейтронное поле в среде:
Курс: Теория переноса нейтронов |
30 |
© НИЯУ МИФИ, Москва, Российская Федерация |
|