Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Уповільнення нейтронів



План:


Введення

Уповільнення нейтронів - процес зменшення кінетичної енергії вільних нейтронів в результаті їх багаторазових зіткнень з атомними ядрами речовини. Речовина, в якому відбувається процес уповільнення нейтронів, називається сповільнювачем. Уповільнення нейтронів застосовується, наприклад, в ядерних реакторах на теплових нейтронах.


1. Загальні відомості

В ході ядерних реакцій, утворюються, як правило, швидкі нейтрони (з енергією > 1 МеВ ). Швидкі нейтрони при зіткненнях з атомними ядрами втрачають енергію великими порціями, витрачаючи її, головним чином, на порушення ядер або їх розщеплення. В результаті одного або декількох зіткнень енергія нейтрона стає менше мінімальної енергії збудження ядра (від десятків кеВ до декількох МеВ, в залежності від властивостей ядра). Після цього розсіяння нейтрона ядром стає пружним, тобто нейтрон витрачає енергію на повідомлення ядру швидкості без зміни його внутрішнього стану. При одному пружному зіткненні нейтрон втрачає, в середньому, частку енергії, що дорівнює \ Frac {2A} {(A + 1) ^ 2} де А - масове число ядра-мішені. Ця частка мала для важких ядер (1/100 для свинцю) і велика для легких ядер 1/7 для вуглецю і 1/2 для водню). Тому уповільнення нейтронів відбувається на легких ядрах набагато швидше, ніж на важких.

Речовина N t, мксек L Б, см
Свинець 1600 1300 200
Графіт 110 70 43
Вода 23 3 13
Середнє число зіткнень N, середній час уповільнення t і середнє квадратичне видалення L Б нейтрона від джерела при уповільненні нейтрона в необмеженому середовищі від енергії 1 МеВ до енергії 0,1 еВ

В процесі уповільнення нейтронів утворюються т. н. теплові нейтрони, що знаходяться в тепловій рівновазі з середовищем, в якій відбувається уповільнення. Середня енергія теплового нейтрона при кімнатній температурі дорівнює 0,04 еВ.

В процесі уповільнення частина нейтронів поглинається ядрами або вилітає з середовища назовні, тобто втрачається. В сповільнювачах, що містять легкі ядра, втрати на поглинання малі і велика частина нейтронів, випущених джерелом, перетворюється в теплові нейтрони, за умови, що розміри сповільнювача досить великі, у порівнянні з розміром L Б.


2. Особливості застосування

До числа кращих сповільнювачів, широко використовуваних в ядерній фізиці та ядерної техніці для перетворення швидких нейтронів в теплові, відносяться вода, важка вода, берилій, графіт.

2.1. Вода

Переваги звичайної води як уповільнювача - її доступність і дешевизна. Недоліками води є низька температура кипіння (100 C при тиску 1 атм) і поглинання теплових нейтронів. Перший недолік усувається підвищенням тиску в першому контурі. Поглинання теплових нейтронів водою компенсують застосуванням ядерного палива на основі збагаченого урану.

Див також:


2.2. Важка вода

Важка вода за своїми хімічним і теплофізичних властивостях мало відрізняється від звичайної води. Вона практично не поглинає нейтронів, що дає можливість використовувати в якості ядерного палива природний уран в реакторах з важководних сповільнювачем. Недоліком важкої води є її висока вартість.

Див також:


2.3. Графіт

Природний графіт містить до 20% різних домішок, у тому числі і бор, хороший поглинач. Тому природний графіт непридатний як сповільнювач нейтронів. Реакторний графіт одержують штучно з суміші нафтового коксу і кам'яновугільної смоли. Спочатку з суміші пресують блоки, а потім ці блоки термічно обробляють при високій температурі. Графіт має щільність 1,6-1,8 г / см 3. Він сублімує при температурі 3800-3900 C. Нагрітий в повітрі до 400 C графіт загоряється. Тому в енергетичних реакторах він міститься в атмосфері інертного газу ( гелій, азот).

Див також:


2.4. Берилій

Берилій один з кращих сповільнювачів. Він має високу температуру плавлення (1282 C) і теплопровідність, сумісний з вуглекислим газом, водою, повітрям і деякими рідкими металами. Однак, в порогової реакції 9 Be (n, 2n) 2α виникає гелій, тому при інтенсивному опроміненні швидкими нейтронами всередині берилію накопичується газ, під тиском якого берилій розпухає. Застосування берилію обмежено також його високою вартістю. З берилію виготовляють відбивачі і витискувачі води в активній зоні дослідних реакторів.


Література

  • Петунін В. П. Теплоенергетика ядерних установок М.: Атомиздат, 1960.
  • Левін В. Е. Ядерна фізика і ядерні реактори. 4-е изд. - М.: Атомиздат, 1979.
  • Вікіпедія



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Релятивістське уповільнення часу
Нейтронів
Відбивач нейтронів
Спектр нейтронів
Коефіцієнт розмноження нейтронів
Коефіцієнт використання теплових нейтронів
Вихід нейтронів на одне поглинання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru