Вопросы к госэкзамену

1.

Основные зависимости и
картинки к госэкзамену

2.

Баланс нейтронов. Коэффициент размножения.
Реактивность
d nT скорость генераии скорость поглощения скорость утечки
dt
тепловых нейтронов тепловых нейтронов тепловых нейтронов
дn
D a S
дt
2
k эф
n2 n1 n
n
1
1 k эф
n1
n1
n1
k эф 1
k эф
k эф
k эф

3.

rдиф
2 МЭВ
1 2
r зам
6
E0
E
3 2s (1 cos )
E
ln 1
E2
( A 1) 2 A 1
1
ln
2
A
A 1
ln
rзам
Е0
Замедление
Диффузия
Кзам= s/ a,
1 2
1
L r зам a s (1 cos )
6
3
2
Ет
tзам
К эф К р зам рдиф
M 2 L2
tдиф
B 2
К е
1
2
2
(1 В L )
К = эф
П
B2
Н 2
эф
2
2.405
R
эф
2

4.

Ядерные реакции
N f E f V
яд
1
2
f f 3 см
см 1
см
см

5.

Реакция деления
235U + 1n (236U)* (F1)* + (F2)* + 5 . 1n + a + b + c + E

6.

Удельные выходы осколков деления различных атомных масс
при делении ядер 235U (сплошная линия) и 239Pu (штриховая линия)
Носители энергии деления
урана-235
1. Кинетическая энергия осколков деления
плутония-239
166.0
171.5
2. Кинетическая энергия нейтронов деления
4.9
5.8
3. Энергия мгновенных гамма-квантов
7.2
7.0
4. Энергия -квантов из продуктов деления
7.2
7.0
5. Кинетическая энергия -излучения осколков
9.0
9.0
10.0
10.0
6. Энергия антинейтрино
Итого:
204.3 МэВ
210.3 МэВ

7.

Радиационный захват
Реакция рассеяния

8.

Реакции типа (n,p)
Реакции типа (n, )

9.

Понятие об энергетическом спектре
сверхбыстрые (Е > 2 МэВ);
быстрые (0,2 МэВ < E < 2 МэВ);
промежуточные (0,5 кэВ < E < 0,2 МэВ);
надтепловые (0,1 эВ < E < 0,5 кэВ);
тепловые (Е < 0,1 эВ);
холодные (Е < 5 10-3 эВ).
Тн.г. Т(1+1,4 а(Т)/ s),

10.

Замедлители
Вещество
Плотность,
г/см3
Замедляющая
способность
Коэффициент
замедления
1
1,35
61
Тяжелая вода (D2О)
1,1
0,179
1900
Берилий (Ве)
1,85
0,155
125
Окись берилия
2,96
0,12
170
Графит (С)
1,6
0,064
170
Гелий (Не)
0,00018
0,009
45
Легкая вода (Н2О)
s
K зам
s
a
E1
ln
E2
z
1
ln
( A 1) 2 A 1
1
ln
2
A
A 1
E1 A 1
1 E1
ln
E2 2 3 18 A E2

11.

Мгновенные и запаздывающие нейтроны
Мгновенные
Выход нейтронов
для урана-235
для плутония-239
для плутония-241
5 = 2.416,
9 = 2.862,
1 = 2.938
Зависимость от энергии
5(E) = 2.416 + 0.1337 Е;
9(E) = 2.862 + 0.1357 E.
Сравнение спектров
Еср= 1.935 МэВ - для 235U
Еср= 2.00 МэВ - для 239Pu
tдел t з tдиф

12.

Мгновенные и запаздывающие нейтроны
Запаздывающие
Родона-чальник
Период полураспада
Номер
группы
87Br
54 c
1
142Cs
66 c
1
137I
24.2 c
2
93Br
15.5 c
2
136Te
20.0 c
2
138I
5.9 c
3
89Br
3.9 c
3
139I
2.7 c
4
94Kr
1.4 c
4
144Cs
1.9 c
140I
Средний удельный выход
группы
Средний период полураспада
группы
Абсолютная доля выхода
группы
0.00052
55.72 c
0.00021
0.00346
22.72 c
0.00140
0.00310
6.22 c
0.00126
4
0.00624
2.30 c
0.00253
0.5 c
5
0.00182
0.50 c
0.00074
93Br
0.16 c
6
145Cs
0.19 c
6
0.00066
0.18 c
0.00027

13.

а) Доля выхода группы среди всех генерируемых нейтронов
i p i
i
.
5
6
i 1 2 3 4 5 6 .
i 1
для ядер 235U
для ядер 239Pu
b5 = 0.0064,
b9 = 0.0021
б) Величина начальной кинетической энергии Еi запаздывающих нейтронов.
Е зн
6
1
E
i 1
i
i 0.49 МэВ,
в) Время запаздывания.
t запi
6
t
i 1
i i
1
i
0,0924с
эф
1 20 B 2
г) Изменение в процессе компании

14.

Управление ядерным реактором.
k эфф 1
kt
kt
n n0 e
k эфф
0e
e
e
1
e
1 dn
T
k
n dt
Только мгновенные:
3
e t 10 c
0
t
eT
0
e
10 3
T
0.2 c
3
k 5 10
1
e 0.2
0150
Мгновенные +
запаздывающие
6
6
i 1
i 1
e e(1 ) i (ti e) e i ti 0,1с
e
T
20 c
k

15.

Шлакование
dN шл,i
dt
( p5,i N 5 5f p9,i N 9 9f )Ф N шл,i шл,i Ф
mвыг = mшл mдел + m = 1,05(1 + α) Nt г
N шл 2 N
топ
дел
2mдел 6,02 1023
ядер / см3
V
235
Ксенон – 135
, f p 0, 06
0,5 мин
6 , 7 ч
9 , 2 ч
2, 6 10 г
135
U n
135
135
135
135
52Te 53 I
54 Xe
55 Сs
56 Ba
235
92
dN I
p I Uf N I I I N I
dt
dN Xe
I N I p Xe Uf N Xe Xe Xe N Xe
dt
6
( p I p Xe ) Uf 0
N Xe (t )
Xe Xe 0

16.

Самарий–149
2ч
53ч
n ,
150
U
Nd Pm 149
Sm
62
62 Sm(шлак )
235
92
n , f p 0, 013
149
60
149
61
dN Pm
p Pm Uf Pm N Pm
dt
dN Sm
Pm N Pm N Sm Sm
dt
N Pm (t )
p Pm Uf 0
Pm
N Sm ,0
1 exp( Pmt )
p Pm Uf
Sm

17.

Влияние на реактивность Хе и Sm

18.

Воспроизводство ядерного топлива
, 23.5 м ин
, 2.3сут
239
239
U n 239
U
Np
92
93
94 Pu
238
92
, 23.2 м ин
Th n Th
232
90
233
90
233
91
, 27.4 сут
Pa 233
92 U
dN 9 dt
КВ
dN 5 dt

19.

Выгорание ядерного топлива
х = (mU235/mU) 100% (NU235/NU) 100%,
mU m
об
U
x xотв
x0 xотв
Qк
Nt
B
mтоп mтоп
Nn
B
ЯР
24mU

20.

Поведение реактора при скачке реактивности
Изменение нейтронной мощности реактора N при положительной
реактивности и отрицательной реактивности

21.

Уравнение обратных часов
i
l
l
l
i
T k эфф
1 i T T зап T