IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )



Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
 
Reply to this topicStart new topic
> Про плутоний и запаздывающие нейтроны
Polit
сообщение 26.10.2019, 0:42
Сообщение #1


Новичок
*

Группа: Haunters
Сообщений: 38
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?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
barvi7
сообщение 26.10.2019, 9:42
Сообщение #2


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 218
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



QUOTE(Polit @ 26.10.2019, 0:42) *
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 ! angry.gif
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! dry.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 26.10.2019, 11:04
Сообщение #3


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(Polit @ 26.10.2019, 0:42) *
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.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
generalissimus19...
сообщение 26.10.2019, 16:14
Сообщение #4


Частый гость
***

Группа: Haunters
Сообщений: 381
Регистрация: 4.7.2014
Из: Moscow
Пользователь №: 34 011



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 26.10.2019, 12:04) *
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?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 26.10.2019, 16:36
Сообщение #5


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(generalissimus1966 @ 26.10.2019, 16:14) *
Ну, это на тепловых нейтронах у плутония доля запаздывающих нейтронов втрое меньше.
Правильно ли я помню, что на нейтронах деления разница намного меньше?


Bariv7, может быть, красивый график нарисует. А я просто ссылку дам.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 26.10.2019, 16:39
Сообщение #6


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
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.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 27.10.2019, 16:23
Сообщение #7


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Раз Barvi7 на мой призыв не среагировал (пока?), то попробую добавить наукообразия сам. smile.gif

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):
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 27.10.2019, 16:25
Сообщение #8


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
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.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 27.10.2019, 16:35
Сообщение #9


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
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.

Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 27.10.2019, 16:38
Сообщение #10


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
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.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
barvi7
сообщение 28.10.2019, 8:52
Сообщение #11


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 218
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 27.10.2019, 16:38) *
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 ! rolleyes.gif
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. sad.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 28.10.2019, 11:42
Сообщение #12


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(barvi7 @ 28.10.2019, 8:52) *
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?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
barvi7
сообщение 28.10.2019, 12:24
Сообщение #13


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 218
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 28.10.2019, 11:42) *
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. rolleyes.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 28.10.2019, 12:50
Сообщение #14


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(barvi7 @ 28.10.2019, 12:24) *
Если научите вставлять Рис.


Либо на какой-нибудь файлообменник закачайте и дайте здесь ссылку.
Либо шлите нам на atominfo1@yandex.ru (или на auvarov@obninsk.ru), и я сам вставлю в ветку.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 28.10.2019, 18:37
Сообщение #15


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 21 992
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(barvi7 @ 28.10.2019, 12:24) *
Если научите вставлять Рис. то "пришлю" и Рис. rolleyes.gif


Спасибо!
Рисунок ниже. Кликабельно.


Go to the top of the page
 
+Quote Post

Reply to this topicStart new topic
2 чел. читают эту тему (гостей: 2, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 6.12.2019, 7:25