- •Для студентов высших учебных заведений,
- •Введение
- •1. Общие указания
- •2. Правила оформления заданий и решения задач
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Число нейтронов в ядре
- •От массового числа a
- •Примеры решения задач
- •Энергия связи
- •Подставим числовые значения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Взаимодействие рентгеновского и -излучения с веществом
- •Эффект образования электронно-позитронных пар
- •Взаимодействие заряженных частиц с веществом
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Дано: Решение
- •Анализ решения задачи
- •Решение
- •Решение
- •Как объяснить этот результат?
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Дано: Решение
- •Дано: Решение
- •Импульс тела связан с его кинетической энергией соотношением
- •Решение
- •Практический вывод
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие № 5
- •Для расчета реакторов на тепловых нейтронах большое значение имеет знание констант для нейтронов теплового спектра.
- •Величины стандартных сечений для некоторых нуклидов
- •Примеры решения задач
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •6.3. Энергетические спектры нейтронов
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Диффузионные свойства важнейших замедлителей представлены в табл. 7.1.
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Занятие № 8 Теория деления ядра
- •Контрольные вопросы для подготовки к занятию
- •Краткие теоретические сведения и основные формулы
- •Распределение энергии деления ядра при делении его тепловыми нейтронами
- •Среднее число вторичных нейтронов, испускаемых на один акт деления
- •Элементарная теория деления Энергия деления. Параметр деления
- •Свойства осколков деления
- •Физические процессы отравления ядерного топлива
- •Энергетический спектр нейтронов деления
- •Мгновенные и запаздывающие нейтроны деления
- •Цепная реакция деления Практическое осуществление самоподдерживающейся цепной реакции деления
- •Определение коэффициента размножения в бесконечной размножающей среде. Формула четырех сомножителей
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Число ядер равно
- •Решение
- •Решение Тепловая энергия, выделившаяся за 1с работы реактора:
- •Следовательно, полный поток нейтрино:
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самостоятельного решения
- •По ядерной, нейтронной физике (задачи занятий № 6, № 7 и № 8 выполняют только студенты обучающиеся по специальности 7.090506)
- •Литература
- •Приложение
- •Масса нейтральных атомов
- •Периоды полураспада радиоактивных изотопов
- •Линейный коэффициент ослабления g-излучения в узком пучке
- •Экспериментальные данные по возрасту тепловых нейтронов
- •Массы и энергии покоя некоторых элементарных частиц
- •Ирина Васильевна Вах Геннадий Яковлевич Мерзликин
- •По ядерной и нейтронной физике
Импульс тела связан с его кинетической энергией соотношением
. .
Тогда
МэВ.
Найдем энергию реакции
МэВ.
Ответ: Q = 2,13 МэВ.
Задача 6. Определить, какую часть всей тепловой энергии реакции составляет энергия-частицы. Ядро бора неподвижно, нейтрон – тепловой
Дано: Решение
ЕВ = 0 Энергия данной ядерной реакции равна
Еп 0
Можно выразить Q через разность кинетических энергий частиц после реакции и до реакции, то есть
и
Тогда
.
Энергию ядра найдем, пользуясь законом сохранения импульса.
Тогда
Ответ: 0,64, то есть 64 %.
Задача 7. Определить порог ядерной реакции .
Дано:Решение
а.е.м. Порогом эндоэнергетической реакции называется
а.е.м. наименьшая энергия налетающей частицы, при
а.е.м. которой возможна реакция
а.е.м.
Епорог - ?
где Q – энергия реакции, та – масса частицы, вызывающей реакцию, МА – масса ядра-мишени.
;
Q = 931,5 (43,95549 + 1,00783 – 40,96184 – 4,0026) = 931,5 (-0,00112)
= 1,043 МэВ.
Тогда
МэВ.
Ответ: Епороговое = 1,067 МэВ (минимальная энергия налетающего протона).
Задача 8. В качестве материала стержней аварийной защиты ядерного реактора используются борные соединения, хорошо (с большим сечением) поглощающие тепловые нейтроны. Это бористая сталь, карбид бора В4С, нитрид бора ВN, бура Na2B4O7 и др. Реакции с бором используются также для управления ядерным реактором на тепловых нейтронах, для регистрации тепловых нейтронов. Определить количество тепла, выделяемое при реакции .
Решение
= 2,7945 МэВ 2,8 МэВ.
Практический вывод
Общим недостатком всех борсодержащих сплавов и соединений бора является выделение в поглотителе нейтронов значительного количества тепла, что обуславливает необходимость охлаждения таких органов управления.
Отметим также, что в результате накопления в поглотителе газообразного увеличивается давление под оболочкой твэла за счет диффузии гелия из сердечника. Поэтому в стержнях предусмотрены специальные выводы (канавки) для отвода газообразного гелия.
Задача 9. Реакции и могут быть использованы как пусковые источники нейтронов в ядерном реакторе. Определить энергию связи нейтрона для ядер и и сравнить ее с энергией связи нейтрона для ядра . Сделайте выводы, почему -квант может легко вызвать реакцию отделения нейтрона от ядер и .
Д
Энергия
связи нейтрона в ядре
:
= 2, 24 МэВ.
Решение
а.е.м.
а.е.м.
= 1,00867 а.е.м.
= 12,0 а.е.м.
а.е.м.
= 8,00531 а.е.м.
а.е.м.
Q1 - ?
Энергия связи нейтрона в ядре :
;
МэВ.
Энергия связи нейтрона в ядре :
;
МэВ.
В реакции энергия реакции равна:
МэВ.
Реакция эндоэнергетическая, энергия -кванта для ее осуществления должна быть равна 2,24 МэВ (равна энергии отрыва нейтрона).
Для реакции энергия равна:
Q2 = 931,5(= 931,5(9,01219 – 1,00867 – 8,00785) = -4,033 МэВ.
Энергия -кванта для ее осуществления должна быть равна 4,033 МэВ (равна энергии отрыва нейтрона). А для углеродаэнергия отделения нейтрона равна 18,7 МэВ, следовательно, в реакциях и легче (с меньшей энергией -кванта) можно получить свободный нейтрон (чем в реакции сС ), поэтому эти реакции могут быть использованы как пусковые источники нейтронов в ядерном реакторе.