3.3. Нейтронно-физические параметры бланкета

Скорее всего, в первых энергетических термоядерных реакторах будет использоваться дейтерий-тритиевая плазма, т.к. D-T реакция имеет наибольшее сечение взаимодействия среди подобных реакций.

+ 17,6 МэВ

При этом на долю нейтрона будет приходиться около 14 Мэв. Нейтроны не будут задерживаться магнитным полем и практически беспрепятственно долетят до первой стенки и бланкетной зоны. Таким образом, D-T плазму термоядерного реактора можно рассматривать как источник нейтронов.

Нейтроны практически не участвуют в электро-магнитных взаимодействиях и поэтому могут проникать в вещество на большие расстояния. Возникает задача определения характеристик распределения нейтронов и скоростей ядерных реакций под действием нейтронов в модулях термоядерного реактора и, в первую очередь, в бланкете.

Бланкет характеризуется несколькими нейтронно-физическими параметрами. Для оценки этих параметров проводят специальные расчеты.

1. Коэффициент воспроизводства трития – число образующихся ядер трития на один термоядерный нейтрон.

Для наработки трития можно использовать такие твердые литийсодержащие соединения, как окись Li₂O, карбид Li₂C₂, соединения с алюминием, жидкий литий.

2. Коэффициент размножения энергии в бланкете

3. Коэффициент наработки делящихся новых делящихся ядер

4. Распределение энерговыделения по бланкету

5. Изменение изотопного состава бланкета, остаточная активность.

Выбор материалов бланкета термоядерного реактора зависит от назначения реактора, от совместимости материалов друг с другом, от технологичности изготовления элементов бланкета.

Глава 4. Методы оценки нейтронно-физических параметров.

4.1. Эксперимент

Задача определения характеристик распределения нейтронов и скоростей ядерных реакций под действием нейтронов в модулях термоядерного реактора может быть решена различными способами. Эти методы можно разделить на два больших класса: экспериментальные и расчетные.

В экспериментах можно измерить скорости процессов взаимодействия нейтронов с ядрами среды детектора, который может размещаться в различных местах системы. По результатам измерений можно восстановить распределение нейтронов различных энергий по всей системе. Однако, не всегда постановка эксперимента возможна. Поэтому, для определения нейтронно-физических характеристик бланкета, часто используют расчетные методики.

Используя расчетные методики, можно оценить параметры бланкета не изготовляя его. Для этого достаточно рассмотреть его теоретическую модель и провести соответствующие вычисления, используя соответствующие методики. Сегодня такие вычисления, как правило, проводят на компьютерах, для которых разрабатывают специальные программы. При использовании расчетных методик возникает вопрос о ее точности. Поэтому конечной целью всех нейтронно-физических расчетов является определение значения нейтронных функционалов – скоростей ядерных реакций в некотором объеме. Расчетные скорости реакций можно сравнивать с экспериментальными, а по результатам сравнения, делать вывод о качестве расчетных методик и программ.

Введем следующие обозначения:

- скорость ядерной реакции в окрестности пространственной точки в момент времени t. Размерность скорости ядерной реакции равна

Знание скоростей ядерных реакций позволяет оценить различные параметры бланкета: энерговыделение, скорость накопления трития, активность бланкета и др.

Реально детектор имеет объем и измерение происходит в интервале времени . В результате измерения определяется число реакций, которое можно сохранить на информационном носителе.

По результатам измерений N_R в различных точках системы и различные моменты времени можно оценить экспериментальные скорости ядерной реакции с некоторой погрешностью , связанной с множеством факторов (геометрией детектора, эффективностью регистрации реакций, влиянием детектора на распределение нейтронов и т.д.)