Про плутоний и запаздывающие нейтроны |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Про плутоний и запаздывающие нейтроны |
26.10.2019, 0:42
Сообщение
#1
|
|
Новичок Группа: Haunters Сообщений: 46 Регистрация: 26.9.2016 Пользователь №: 34 383 |
Не так давно читал книгу одного известного физика индийского происхождения М.В. Раманы. Он писал, что плутоний в качестве топлива опасен из-за малого выделения запаздывающих нейтронов. Отсюда вопрос: почему чем меньше запаздывающих нейтронов, тем хуже? Предполагаю, что коэффициент реактивности становится более динамичным, переменчивым и оттого менее предсказуемым. По этой причине такую ядерную реакцию сложнее контролировать. Я прав?
|
|
|
26.10.2019, 9:42
Сообщение
#2
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
Не так давно читал книгу одного известного физика индийского происхождения М.В. Раманы. Он писал, что плутоний в качестве топлива опасен из-за малого выделения запаздывающих нейтронов. Отсюда вопрос: почему чем меньше запаздывающих нейтронов, тем хуже? Предполагаю, что коэффициент реактивности становится более динамичным, переменчивым и оттого менее предсказуемым. По этой причине такую ядерную реакцию сложнее контролировать. Я прав? Хуже ? - Не корректно ! Если сразу проектируете систему регулирования реактора с топливом "плутоний", то принципиальной разницы управлять урановым или плутониевым реактором НЕТ ! Разница в динамике дейтериевого реактора на уране и водяного реактора на уране будут отличаться даже больше чем U и Pu на одном типе замедлителя !. А если урановый реактор переводите на плутониевое топливо, то нужно "думать" - и желательно переделывать ОР СУЗ ! Коэффициент(ы) реактивности это статическая характеристика (производная в точке !) - поэтому "динамичным, переменчивым и оттого менее предсказуемым" он(и) (КР) в нормальном проекте не бывают! |
|
|
26.10.2019, 11:04
Сообщение
#3
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Отсюда вопрос: почему чем меньше запаздывающих нейтронов, тем хуже? Соглашусь с barvi7 - слово "хуже" некорректно. Доля запаздывающих нейтронов (бета-эффективная, доллар) - это такая положительная реактивность, которую можно ввести в реактор, сохранив его в управляемом состоянии. Это немного утрировано и не совсем точно, но в качестве первого приближения можно так сказать. Соотв., чем меньше бета, тем меньшими должны быть возможные в реакторе добавки положительной реактивности. Соотв., конструктор установки с плутониевым топливом обязан это учесть. И далее вновь соглашаюсь с barvi7 - если конструктор поступит именно так, то принципиальной разницы в управлении плутониевого и уранового реакторов не будет. Другое дело, что в случае плутониевого реактора задача конструктора становится сложнее, т.к. в абсолютных величинах предел роста реактивности в его аппарате будет меньше, чем для уранового реактора. |
|
|
26.10.2019, 16:14
Сообщение
#4
|
|
Завсегдатай Группа: Haunters Сообщений: 552 Регистрация: 4.7.2014 Из: Moscow Пользователь №: 34 011 |
Соглашусь с barvi7 - слово "хуже" некорректно. Другое дело, что в случае плутониевого реактора задача конструктора становится сложнее, т.к. в абсолютных величинах предел роста реактивности в его аппарате будет меньше, чем для уранового реактора. Ну, это на тепловых нейтронах у плутония доля запаздывающих нейтронов втрое меньше. Правильно ли я помню, что на нейтронах деления разница намного меньше? |
|
|
26.10.2019, 16:36
Сообщение
#5
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
26.10.2019, 16:39
Сообщение
#6
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Другое дело, что чистый плутоний в виде топлива - это экзотика. А уж чистый 239Pu - тем более.
Мы имеем в качестве плутониевого топлива смесь урана и плутония, и бета-эфф нас интересует смеси, а не изотопов по отдельности. И в этом случае с ростом энергии нейтрона начинает играть роль деление на 238U, что благотворно скажется на общей бете. |
|
|
27.10.2019, 16:23
Сообщение
#7
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Раз Barvi7 на мой призыв не среагировал (пока?), то попробую добавить наукообразия сам.
Возьмём публикацию посерьёзнее. Например, публикацию NEA/OECD. https://www.oecd-nea.org/science/wpec/volume6/volume6.pdf И скопируем оттуда, например, такую таблицу (с.77): |
|
|
27.10.2019, 16:25
Сообщение
#8
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Как легко убедиться, данные для уранов и плутония-239 практически не меняются в реакторном диапазоне энергий.
Серьёзные изменения начинаются при переходе в область термояда. |
|
|
27.10.2019, 16:35
Сообщение
#9
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Но это ещё не ответ, потому что в таблице приводятся выходы запаздывающих нейтронов на акт деления.
А нам-то нужно сравнить доли, то есть поделить табличные значения на полные числа нейтронов на акт деления. В OECD-шном обширном документе такие данные, разумеется, не приводятся. Поэтому, как и обычно, за неимением гербовой обратимся к простой. Я взял имеющиеся у меня данные из старой библиотеки БНАБ-78 и выбрал оттуда данные по числу нейтронов на акт деления (третья строчка в таблице ниже). Для сопоставления с группой 1 из таблицы взял данные при тепловой точке. Для сопоставления с группой 3 из таблицы взял данные из группы 3 БНАБ-78 (2,5-4 МэВ). Четвёртая строчка в таблице ниже - это, соответственно, данные по выходам из таблицы выше. Пятая строчка = (четвёртая строчка)/(третья строчка), т.е. наши искомые беты. |
|
|
27.10.2019, 16:38
Сообщение
#10
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Теперь, как легко убедиться, даже при переходе в область очень высоких для реактора энергий нейтронов ситуация принципиально не меняется.
Бета для плутония-239 по-прежнему остаётся примерно в три раза меньше беты для урана-235. |
|
|
28.10.2019, 8:52
Сообщение
#11
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
Теперь, как легко убедиться, даже при переходе в область очень высоких для реактора энергий нейтронов ситуация принципиально не меняется. Бета для плутония-239 по-прежнему остаётся примерно в три раза меньше беты для урана-235. Ну вот - "ВСЕ" встало на свои места ! Можно только добавить немного из "популярной" физики реакторов: "основные" изотопы (осколки деления), которые являются ядрами-предшественниками запаздывающих нейтронов это: Br(87-94), Kr94, I(137-140), Cs(142-142) , . . . если посмотреть на двугорбую кривую распределения осколков деления (всех трансуранов) по массам, то увидим, что названные выше ядра-предшественники запаздывающих нейтронов "лежат" в районе "максимумов" , а не в середине распределения с А~110-125. Поэтому при переходе с теплового спектра деления в область быстрого реакторного спектра "происходят" незначительные изменения в форме распределения осколков по двугорбой кривой. А именно незначительный подъем центральной части с А~110-125, в которой "нет" основных ядер-предшественников, следовательно и изменения в доле запаздывающих нейтронов при переходе с теплового на быстрый спектр незначительные. Форма кривой двугорбого распределения при переходе с U на Pu (или с 235 на 233 U) меняется гораздо сильнее (в основном область легких осколков), поэтому и различие в долях запаздывающих нейтронов существеннее - до 3-х раз. |
|
|
28.10.2019, 11:42
Сообщение
#12
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
если посмотреть на двугорбую кривую распределения осколков деления (всех трансуранов) по массам, то увидим, что названные выше ядра-предшественники запаздывающих нейтронов "лежат" в районе "максимумов" , а не в середине распределения с А~110-125. Только сейчас задумался. А что происходит, когда мы переходим к термоядерным энергиям? |
|
|
28.10.2019, 12:24
Сообщение
#13
|
|
Эксперт Группа: Patrons Сообщений: 1 424 Регистрация: 22.3.2010 Пользователь №: 4 323 |
Только сейчас задумался. А что происходит, когда мы переходим к термоядерным энергиям? Оличие в выходе осколков в "максимумах" и "минимуме" (А~110-125) двугорбого распределения при делении тепловыми БОЛЕЕ чем в 160 раз, а при делении термоядерными (14 МэВ) ВСЕГО 6 раз. При делении 50 МэВ нейтронами деление УЖЕ симметричное - не двугорбое ! Если научите вставлять Рис. то "пришлю" и Рис. |
|
|
28.10.2019, 12:50
Сообщение
#14
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
28.10.2019, 18:37
Сообщение
#15
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 24 907 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
|
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 13.5.2024, 13:38 |