Классификация По типу реакторов

Атомные электростанции классифицируются в соответствии с установленными на них реакторами:

• Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами атомов топлива

  • Реакторы на лёгкой воде

  • Реакторы на тяжёлой воде

• Реакторы на быстрых нейтронах

• Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов

• Термоядерные реакторы

По виду отпускаемой энергии

Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить на:

• Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки электрической энергии. При этом на многих АЭС есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды, используя тепловые потери станции.

• Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию.

• КЛАСИФИКАЦИЯ ЯР

• По характеру использования

• По спектру нейтронов

• По размещению топлива

• По виду топлива

• По виду теплоносителя

• По роду замедлителя

• По конструкции

• По способу генерации пара

Несмотря на малый выход, запаздывающие нейтроны играют огромную роль в ядерных реакторах. Благодаря большому запаздыванию, эти нейтроны существенно, примерно на два порядка и более, увеличивают время жизни нейтронов одного поколения в ядерном реакторе и тем самым создают возможность управления самоподдерживающейся цепной реакцией деления.

Ядро, образовавшееся при испускании запаздывающего нейтрона, может находиться либо в основном, либо в возбуждённом состоянии. В последнем случае возбуждение снимается гамма-излучением

Использование нейтронов теплового спектра выгодно потому, что сечение взаимодействия ядер урана-235 с нейтронами, участвующих в цепной реакции, растёт по мере снижения энергии нейтронов, а ядер урана-238 остаётся при низких энергиях постоянным. В результате, самоподдерживающаяся реакция при использовании природного урана, в котором делящегося изотопа ²³⁵U всего 0,7%, невозможна на быстрых нейтронах (спектра деления) и возможна на медленных (тепловых).

ТЕРМАЛИЗАЦИЯ НЕЙТРОНОВ

       

последняя стадия процесса замедления нейтронов. При уменьшении кинетич. энергии нейтронов до величин <1 эВ скорость нейтронов становится сравнимой со скоростью теплового движения атомов и молекул среды. Обмен энергией между ними и нейтронами приводит к установлению равновесного Максвелла распределения нейтронов по скоростям. Однако из-за ряда факторов (тепловое движение и хим. связь атомов, поглощение нейтронов ядрами, конечные размеры системы и др.) энергетич. спектры нейтронов в замедлителях всё же отличаются от равновесных.

нейтронный газ - пространственно очень разреженная совокупность частиц: плотность нейтронов в самых энергонапряжённых реакторах по по­рядку величины не превышает 10⁹ нейтр/см³, в то время как, скажем, мо­лекулярная концентрация воды в разреженном перегретом паре составляет никак не меньше 10¹⁹ молекул/см³. Близость свойств нейтронного газа к свойствам идеального газа да­ёт возможность описывать движение больших совокупностей свободных теп­ловых нейтронов в среде с использованием зависимостей молекулярной те­ории идеальных газов.

Спектр нейтронов — функция, описывающая распределение нейтронов по энергии. В реакторной технике и ядерной физике, выделяют несколько областей спектра энергии нейтронов: Замедле́ние нейтро́нов — процесс уменьшения кинетической энергии свободных нейтронов в результате их многократных столкновений с атомными ядрами вещества. Вещество, в котором происходит процесс замедления нейтронов, называется замедли́телем. Замедление нейтронов применяется, например, в ядерных реакторах на тепловых нейтронах.

Плотность нейтронов - это отношение числа нейтронов, находящихся в данный момент времени в объёме элементарной сферы, к величине объёма этой сферы.

Плотность потока нейтронов - это отношение числа нейтронов, ежесекундно падающих на поверхность элементарной сферы, к величине диаметрального сечения этой сферы.

. Плотность тока нейтронов. В отличие от первых трёх характеристик нейтронного поля, в определениях которых игнорируется понятие направления перемещения нейтронов, плотность тока - величина векторная. Она даёт представление как о генеральном направлении перемещения больших количеств хаотично движущихся нейтронов, так и об интенсивности перемещения нейтронов в этом направлении

Эффективное микросечение i-ых ядер - это частота рассматриваемой реакции, возбуждаемая потоком нейтронов единичной плотности в объеме среды, содержащем одно i-ое ядро.

Аналогично:

Эффективное макросечение ВЕЩЕСТВА - это частота рассматриваемой

реакции, возбуждаемая потоком нейтронов единичной плотности в единичном объеме вещества, содержащим все рассматриваемые ядра

ФЛЮЕНС

нейтронов - величина, равная отношению числа нейтронов, падающих за данный интервал времени на нек-рую поверхность, расположенную перпендикулярно направлению распространения нейтронного излучения, к площади этой поверхности. В случае диффузного поля нейтронов Ф. в нек-рой точке этого поля определяется отношением числа нейтронов, падающих за данный интервал времени на поверхность достаточно малой сферы с центром в рассматриваемой точке, к площади центрального сечения этой сферы (диаметр сферы меньше характерного масштаба неоднородностей поля).

где l_p - длина свободного пробега нейтрона до рассеяния

Диффузия тепловых нейтронов - процесс пространственного переноса тепловых нейтронов в среде при постоянном среднем значении их кинетической энергии.

Диффузия нейтронов — это хаотическое движение нейтронов в веществе. Она аналогична диффузии в газах и подчиняется тем же закономерностям, главной из которых является то, что диффудирующее вещество распространяется от областей с большей концентрацией к областям с меньшей концентрацией.

Появляющиеся при ядерных превращениях свободные нейтроны до последующего затем поглощения многократно сталкиваются с атомными ядрами и в каждом столкновении рассеиваются на произвольный угол, что и приводит к хаотическому блужданию в среде, то есть к диффузии. Поскольку сечения ядер малы, а следовательно, велики длины пути между столкновениями, то в процессе диффузии нейтроны перемещаются в веществе на сравнительно большие расстояния.

которая показывает, что плотность потока вещества J [cm ^{- 2}s ^{- 1}] пропорциональна коэффициенту диффузии D [(cm²s ^{- 1})] и градиенту концентрации. Это уравнение выражает первый закон Фика (Адольф Фик — немецкий физиолог, установивший законы диффузии в 1855 г.). Второй закон Фика связывает пространственное и временное изменения концентрации (уравнение диффузии):

Длина диффузии. Ранее вскользь отмечалось, что диффузионная характеристика среды активной зоны, определяющая величину вероятности избежания утечки тепловых нейтронов, должна быть связана со среднеквадратичным пространственным смещением тепловых нейтронов в процессе диффузии таким же образом, как возраст тепловых нейтронов связан со среднеквадратичной длиной замедления. К этому подталкивает поч­ти полная аналогия представлений о процессах замедления и ди

ДИФФУЗИОННОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ

- метод решения кинетич. уравнения переноса нейтронов (или других частиц, квантов). Д. п. основано на представлении плотности потока нейтронов (неизвестной функции координат точки наблюдения, компонент вектора скорости и времени) в виде двух первых членов разложения по сферическим функциям, зависящим от угловых координат вектора скорости нейтронов. В односкоростной стационарной задаче это приводит к диффузии уравнению.

Д. п. применимо вдали от источников, границ областей с различными свойствами и дает решения, совпадающие по форме с асимптотич. частью решений уравнения переноса. Об Усовершенствованиях Д. п. см. Диффузионные методы.

АЛЬБЕДО

       

(от позднелат. albedo — белизна), величина, характеризующая способность поверхности к.-л. тела отражать (рассеивать) падающее на неё излучение. Различают истинное, или ламбертово, А., совпадающее с коэфф. диффузного (рассеянного) отражения, и видимое А. Истинное А.— отношение потока, рассеиваемого плоским элементом поверхности во всех направлениях, к потоку, падающему на этот элемент. Видимое А.— отношение яркости плоского элемента поверхности, освещённого параллельным пучком лучей, к яркости абсолютно белой поверхности, расположенной нормально к лучам и имеющей истинное А., равное единице. Истинное А. измеряется альбедометром. Наряду с интегральным А. для всего потока излучения различают также А. монохроматическое и А. в разл. областях спектра (ИК, видимое, УФ). Понятие «А.» широко используют при выполнении светотехн. расчётов; в астрономии при исследовании несамосветящихся небесных тел, в нейтронной оптике при рассмотрении взаимодействия пучков медленных нейтронов с веществом.

Утечка

— утечка излучения — вылет излучения через защиту, в особенности через отверстия и трещины.

— утечка излучения нейтронов — потеря нейтронов вследствие их вылета из активной зоны реактора в процессе замедления и диффузии.

— утечка излучения продуктов деления — процесс выхода продуктов деления за пределы первого контура или других систем, предназначенных для их удержания; утечка может происходить в биосферу, теплоноситель и др.

Баланс нейтронов

соотношение между образовавшимися нейтронами и нейтронами, потерянными в результате утечки и поглощений, не приводящих к делению

 

Основной характеристикой среды, описывающий процесс диффузии, является длина диффузии L, определяемая соотношением

L2 =  /6,

где   — среднеквадратичное расстояние, на которое уходит тепловой нейтрон в веществе от места рождения до поглощения. Длина диффузии имеет примерно тот же порядок, что и длина замедления  ^1/2. Обе эти величины определяют расстояние от источника, на котором будет заметное количество тепловых нейтронов.

Функция Грина — используется для решения неоднородных дифференциальных уравнений с граничными условиями (неоднородная краевая задача).

Функция Грина линейного оператора L, действующего на обобщённые функции над многообразием (в частности, над евклидовым пространством, в том числе над числовой прямой), определяется для точки x₀ как решение уравнения

,

где δ — дельта-функция Дирака, а x₀ предполагается не входящим больше никуда, кроме разности в аргументе дельта-функции.

Если ядро оператора L нетривиально, тогда функция Грина не единственна. Однако на практике симметрии, граничные условия и дополнительные критерии позволяют выделить единственную функцию Грина. Cледует помнить, что вообще говоря функция Грина — не обычная, а обобщённая функция, то есть, иными словами, в некоторых случаях она может выпадать из класса обычных функций, например, иметь особенности вида дельта-функции или ее производных.

Функцию Грина можно представить как обратный оператор к L. Поэтому ее нередко символически обозначают как L ^{− 1}.