IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )



Нет регистрации на форуме? Вам сюда.
4 страниц V   1 2 3 > »   
Reply to this topicStart new topic
> Скорости нейтронов и молекул, Вынос из обсуждения И кассеты у них кривые
barvi7
сообщение 28.1.2019, 19:13
Сообщение #1


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 219
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



http://atominfo.ru/newsy/z0036.htm
И кассеты у них кривые…

Может кто знает все про воду - Н2О ? sad.gif

"Уран-235 с куда большей вероятностью делится т.н. "тепловыми" нейтронами, чья скорость близка к скорости молекул теплоносителя. Причём важны не линейные размеры ("длина" на которой происходит замедление нейтрона до определённой скорости), а площадь."
Скорость теплового нейтрона (Т=300 К) - 2200 м/с. По теории нейтрон замедляется до энергии "атомов" среды, распределенных по Максвеллу.
Поэтому если бы вода была "идеальным газом", то скорость "молекул-атомов" воды (средняя), исходя из Еn =Е(Н2О)=m*v**2/2 может быть определена как: V(H2O)=V(n)/КОРЕНЬ(18).
Где 18- масса молекулы воды ~ в массах нейтрона.
Но вода не идеальный газ ! и энергия ее теплового движения (энергия) - распределена между колебательными, вращательными и прочими осцилляциями ее атомов Н+О+Н.
Как именно - хотелось бы чтобы наши читатели уточнили rolleyes.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dobryak
сообщение 28.1.2019, 21:33
Сообщение #2


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 675
Регистрация: 8.5.2013
Из: Подмосковье
Пользователь №: 33 796



QUOTE(barvi7 @ 28.1.2019, 19:13) *
http://atominfo.ru/newsy/z0036.htm
И кассеты у них кривые…

Может кто знает все про воду - Н2О ? sad.gif

"Уран-235 с куда большей вероятностью делится т.н. "тепловыми" нейтронами, чья скорость близка к скорости молекул теплоносителя. Причём важны не линейные размеры ("длина" на которой происходит замедление нейтрона до определённой скорости), а площадь."
Скорость теплового нейтрона (Т=300 К) - 2200 м/с. По теории нейтрон замедляется до энергии "атомов" среды, распределенных по Максвеллу.
Поэтому если бы вода была "идеальным газом", то скорость "молекул-атомов" воды (средняя), исходя из Еn =Е(Н2О)=m*v**2/2 может быть определена как: V(H2O)=V(n)/КОРЕНЬ(18).
Где 18- масса молекулы воды ~ в массах нейтрона.
Но вода не идеальный газ ! и энергия ее теплового движения (энергия) - распределена между колебательными, вращательными и прочими осцилляциями ее атомов Н+О+Н.
Как именно - хотелось бы чтобы наши читатели уточнили rolleyes.gif

Ротационные и колебательные степени свободы для распределения нейтронов по скорости/энергии в воде несущественны. В этом и состоит всемогущество закона равнораспределения.

Сообщение отредактировал Dobryak - 28.1.2019, 21:33
Go to the top of the page
 
+Quote Post
barvi7
сообщение 28.1.2019, 22:20
Сообщение #3


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 219
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



(Dobryak @ 28.1.2019, 21:33) *
Ротационные и колебательные степени свободы для распределения нейтронов по скорости/энергии в воде несущественны. В этом и состоит всемогущество закона равнораспределения.

У нейтрона "вся" энергия кинетическая и при 300К Еn = 0,025 eV
Если и у воды "вся" энергия только кинетическая, то получается, что молекула воды должна иметь скорость 2200/(~4) = 500 м/c ? соответствует ли это действительности ? sad.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Pakman
сообщение 29.1.2019, 2:22
Сообщение #4


Он знает ТОТ
******

Группа: Patrons
Сообщений: 2 169
Регистрация: 3.4.2011
Из: Питер
Пользователь №: 33 050



QUOTE(barvi7 @ 28.1.2019, 23:20) *
соответствует ли это действительности ? sad.gif

Не понял, вся статья, что ли, не соответствует действительности?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dobryak
сообщение 29.1.2019, 9:31
Сообщение #5


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 675
Регистрация: 8.5.2013
Из: Подмосковье
Пользователь №: 33 796



QUOTE(barvi7 @ 28.1.2019, 22:20) *
У нейтрона "вся" энергия кинетическая и при 300К Еn = 0,025 eV
Если и у воды "вся" энергия только кинетическая, то получается, что молекула воды должна иметь скорость 2200/(~4) = 500 м/c ? соответствует ли это действительности ? sad.gif

Начнем с твердых тел, в которых атомы уж точно никуда не летают. Есть закон Дюлонга-Пти, по которому удельная теплоемкость от диэлектриков до металллов равна 3R, где R есть та самая универсальная газовая постоянная (постоянная Больцмана k помноженная на Авогадро), которая торчит в правой части школьного уравнения Клайперона-Менделеева. На опыте это подтверждается просто фантастически. Из чего складывается эта тройка? Элементарно, Ватсон: атом дрожит по трем направлениям и это дает три половинки. Дрожит потому, что при смещения с "нуля" появляется потенциальная энергия. Теорема вириала из курса теормеха говорит, что средняя потенциальная энергия равна средней кинетической --- вот вам еще три половинки. Сложили шесть половинок --- вот вам и 3!

Просвещенный человек тут должен презрительно хмыкнуть: в диэлектрике электронам путешествовать запрещено, а по проводам электроны носятся со всей дурью! Где же вклад в теплоемкость от движения электронов? Классическая теория тут терпит полный крах, а вот квантовая механика малость вклада электронов проводимости в теплоемкость объясняет.

Далее проще некуда: кинетическую энергию дрожания атома приравняем 3kт/2 и вычисляем скорость, с которой атом дрожит. И с точки зрения кинетики нейтронов, он сталкивается с фактически свободным атомом ... тьфу, соврал! ... с ядром атома. Т.е., термализация нейтронов что в газе, что в твердом теле одна и та же. Просто в разреженном газе нейтрон сдохнет может быстрее, чем наберет нужное число столкновений. Напомнить о бериллии с углеродом (графитом) как замедлителе?

Жидкость в чем-то похожа на газ, в чем-то на твердое тело --- в этом разобрался Яков Ильич Френкель. Для нас важно то, что физика дрожания атомов/молекул по сути та же, что в твердом теле. Так что скорость дрожания, вычисленная по газовым формулам, таки правильная. Просто наше газовое воображение с далеко летающими атомами/молекулами вдруг сдает, когда думаем о жидкости или твердом теле.

Отличник в пятом семестре, когда обычно проходят ядерную физику по мифическому Мухину, скажет, что не всякую реакцию с сидящим в твердом теле атомом/ядром можно считать проходящей с квазисвободным атомом/ядром и вытащит из закoулков памяти эффект Мёссбауэра, когда ядро вспоминает, что оно сидит в кристаллической решетке и импульс отдачи уходит на всю решетку, а поглотившее гамма-квант ядро и не шелохнется, как застывший караульный у Мавзолея. Но эта экзотика описанную выше картину никак не портит.

Сообщение отредактировал Dobryak - 29.1.2019, 9:33
Go to the top of the page
 
+Quote Post
barvi7
сообщение 29.1.2019, 9:42
Сообщение #6


Эксперт
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 219
Регистрация: 22.3.2010
Пользователь №: 4 323



QUOTE(Pakman @ 29.1.2019, 2:22) *
Не понял, вся статья, что ли, не соответствует действительности?

Нейтрон замедляется до температуры среды в которой замедляется,
Вопрос: какие составляющие энергии молекулы воды, соответствующей Е=kT ?,
если только кинетическая, то скорость ~500 м/с - соответствует ли это действительности ? - Вот это и ВОПРОС !.
Для кристаллов увеличение температуры (энергии) - это увеличение амплитуды и частоты "постоянных" колебаний атомов кристаллов в их местах в решетке.
Хотелось бы узнать: как ообстоят дела в жидкостях !
Нейтрон замедляясь до энергий 1 ev и ниже "не знает" ничего про молекулы, а взаимодействует как с отдельными атомами (из которых молекула).
Если "ротационные и колебательные степени свободы" несущественны, то верно ли, что атомы водорода в молекуле воды движутся со скоростью 2200 м/с ( при 300 К),
а атом кислорода с 2200/4 = 550 м/с.
А куда они движутся и почему не разлетаются ? sad.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 9:50
Сообщение #7


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Кстати говоря, автор статьи - участник форума.
Пускай тоже отдувается smile.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dobryak
сообщение 29.1.2019, 9:59
Сообщение #8


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 675
Регистрация: 8.5.2013
Из: Подмосковье
Пользователь №: 33 796



QUOTE(AtomInfo.Ru @ 29.1.2019, 9:50) *
Кстати говоря, автор статьи - участник форума.
Пускай тоже отдувается smile.gif

Да-да, отправил мяч в аут да еще и в соседний сад --- пускай через забор лезет сам! А мы отправим гонца, чтобы хозяин бежал за берданкой с солью.

Сообщение отредактировал Dobryak - 29.1.2019, 10:24
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dobryak
сообщение 29.1.2019, 10:24
Сообщение #9


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 675
Регистрация: 8.5.2013
Из: Подмосковье
Пользователь №: 33 796



QUOTE(barvi7 @ 29.1.2019, 9:42) *
Нейтрон замедляется до температуры среды в которой замедляется,
Вопрос: какие составляющие энергии молекулы воды, соответствующей Е=kT ?,
если только кинетическая, то скорость ~500 м/с - соответствует ли это действительности ? - Вот это и ВОПРОС !.
Для кристаллов увеличение температуры (энергии) - это увеличение амплитуды и частоты "постоянных" колебаний атомов кристаллов в их местах в решетке.
Хотелось бы узнать: как ообстоят дела в жидкостях !
Нейтрон замедляясь до энергий 1 ev и ниже "не знает" ничего про молекулы, а взаимодействует как с отдельными атомами (из которых молекула).
Если "ротационные и колебательные степени свободы" несущественны, то верно ли, что атомы водорода в молекуле воды движутся со скоростью 2200 м/с ( при 300 К),
а атом кислорода с 2200/4 = 550 м/с.
А куда они движутся и почему не разлетаются ? sad.gif


Протон, сидящий в молекуле воды, держит за уши химическая связь --- она его в свободный полет и не отпускает.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 29.1.2019, 14:03
Сообщение #10


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 262
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



Ох и злые вы (это я про берданку, если что).
Как по мне, качественно картинку скорость 500 м/с вполне отражает. Нам просто по мозгам бьёт, что эта скорость слишком велика по сравнению с привычной нам и "совсем не вяжется" с той же скоростью диффузии в жидкости. А так, если задуматься, как-то эта жидкость давление на дно и стенки сосуда создаёт...


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 14:28
Сообщение #11


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



От двухкилометровых нейтронов я тоже вздрагивал на первом курсе. Впечатляло, однако же biggrin.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post
LAV48
сообщение 29.1.2019, 15:15
Сообщение #12


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 664
Регистрация: 14.3.2011
Из: 34
Пользователь №: 32 154



Уважаемые, а подскажите, скорость нейтронов от 235 урана и от 239 плутония как сильно отличается? Ведь кривые сборки - это сборки не свежие (я понимаю, что рядом может быть свежая сборка и её может окружать больше воды чем запланировано). Ну и не свежее топливо - это не только меньшее обогащение, но и хитрый изотопный состав, которому водно-урановое соотношение прямо применять не следует.
В общем, на сколько можно пренебречь трансурановыми в данном вопросе?
Go to the top of the page
 
+Quote Post
alex_bykov
сообщение 29.1.2019, 15:29
Сообщение #13


Эксперт
******

Группа: Уровень доступа - 2
Сообщений: 3 262
Регистрация: 9.6.2007
Из: Обнинск-Москва
Пользователь №: 89



Как по мне, разумно ожидать, что спектр нейтронов деления у плутония-239 будет более жёстким, чем у урана-235 и, тем более, чем у урана-233 - больший избыток массы. Но на самом деле не всё так очевидно, поскольку и самих нейтронов деления у плутония в среднем больше.

Если интересно посчитать, см. здесь раздел 4.1.


--------------------
С уважением

Александр Быков
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 15:40
Сообщение #14


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(LAV48 @ 29.1.2019, 15:15) *
Уважаемые, а подскажите, скорость нейтронов от 235 урана и от 239 плутония как сильно отличается?


Спектр нейтронов деления (то есть, энергии рождающихся нейтронов) разный для разных nu.
Соответственно, и для изотопов он будет разный.

Например:
CODE
        // Fission spectrum is represented by Watt formula:
        //    X(E)=Exp(-E/a)*Sh(Sqrt(b*E))
        // where "a" and "b" are the free parameters of approximation.
        If Interface_Var.DL.XiN>0 then begin
          // this text is found in FORTRAN APAMAKO used in [b]censored[/b]
          c :=0.8+0.083*NuC;
          c1:=2.245/Sqr(c);  // b
          c :=0.965*c;       // a
        end else If Interface_Var.DL.XiN=-1 then begin
          // this is from the article VANT. Yadernye konstanty. 1'1992. PP.70-79
          c :=1.03;
          c1:=0.858*NuC-0.436;
        end else begin
          // another one from the article VANT. Yadernye konstanty. 1'1992. PP.70-79
          // mention that there is not second power in "b"!?
          c :=0.77+0.0953*NuC;
          c1:=2.249/c;       // b
          c :=0.988*c;       // a
        end;
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 15:42
Сообщение #15


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



Но дело в том, что в тепловом реакторе нейтрон попадает в свою рабочую область энергий (скоростей) после серии соударений.
То есть, он к моменту работы уже забывает, кто он такой и откуда он взялся.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Dobryak
сообщение 29.1.2019, 16:47
Сообщение #16


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 675
Регистрация: 8.5.2013
Из: Подмосковье
Пользователь №: 33 796



QUOTE(alex_bykov @ 29.1.2019, 14:03) *
Ох и злые вы (это я про берданку, если что).



В моей семилетке школьное футбольное поле было впритык к плетню приусадебного участка с прекрасным садом, на который любила выбегать небольшая, но вреднющая собачка, которая каждый сентябрь успевала пару штанов порвать, когда в обратную сторону на плетень лезли.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
LAV48
сообщение 29.1.2019, 17:00
Сообщение #17


Ветеран форума
*****

Группа: Patrons
Сообщений: 1 664
Регистрация: 14.3.2011
Из: 34
Пользователь №: 32 154



Цитата(AtomInfo.Ru @ 29.1.2019, 15:42) *
Но дело в том, что в тепловом реакторе нейтрон попадает в свою рабочую область энергий (скоростей) после серии соударений.
То есть, он к моменту работы уже забывает, кто он такой и откуда он взялся.

Это понятно, но "длинна пробега" при этом будет другая, т.е. вполне возможно, что часть нейтронов не успеет замедлиться до рабочей "температуры" при большей дистанции до тяжёлых ядер.
Видимо для кривой геометрии не свежего топлива всё может и не так страшно, как для свеже загруженного в такую АЗ.

Думаю надо учитывать, каков вклад в рождение нейтронов каких изотопов.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 17:24
Сообщение #18


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(LAV48 @ 29.1.2019, 17:00) *
Это понятно, но "длинна пробега" при этом будет другая, т.е. вполне возможно, что часть нейтронов не успеет замедлиться до рабочей "температуры" при большей дистанции до тяжёлых ядер.


В общей теории реакторов это не длина пробега, а возраст нейтронов (имеет, как ни удивительно, размерность площади).
А вообще, если интересно, то у Бекмана неплохо изложена теория замедления (в меру популярно, но без примитива):
http://profbeckman.narod.ru/YadFiz.files/L19.pdf
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 17:50
Сообщение #19


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



QUOTE(LAV48 @ 29.1.2019, 17:00) *
Думаю надо учитывать, каков вклад в рождение нейтронов каких изотопов.


Это учитывается в расчётах.

Если говорить об инженерных программах (о современных кодах мне рассуждать сложнее, потому что, уйдя из отрасли, я, конечно, не могу уже как раньше посмотреть исходники), то в них решается уравнение (в общем виде):
(пространственная перетечка нейтронов) + (исчезновение нейтронов) = (появление нейтронов).
Как правило, это уравнение диффузии. Формулы выписывать не буду, они тут будут лишние.

В член (появление нейтронов) входит, в частности, появление нейтронов за счёт реакции деления.
В этом подчлене фигурируют все учитываемые в расчёте изотопы с их сечениями рождения, а именно, nu*sigmaf, где nu и есть число родившихся нейтронов в акте деления на данном изотопе при данной энергии.

То есть, тот факт, что на разных изотопах рождается разное число нейтронов, мы учитываем автоматически.

Теперь как учесть тот факт, что спектры родившихся нейтронов будут разными для разных изотопов. Если мы это сделаем, то практически ответим на вопрос, как учесть то, что нейтроны от плутония замедляются дольше нейтронов от урана (мы спектр нейтронов деления в расчёте просто сделаем соответствующим образом жёстче).

Когда я работал, то при расчётах быстрых реакторов использовался следующий приём, предложенный в ФЭИ создателями системы обеспечения константами таких расчётов (АРАМАКО+БНАБ).
Каждый расчёт выполнялся дважды - сначала с урановым спектром деления, потом с учётом реальной изотопной композиции (во втором расчёте использовались результаты первого для определения неких эффективных коэффициентов, по которым правился спектр деления).

В быстрых реакторах (особенно с плутонием в топливе) это давало эффект даже в реактивности (Kэфф).
В тепловых реакторах в инженерных расчётах такой приём не применялся. Естественно, я пытался баловаться и применять для них тот же приём с двумя расчётами, но каких-то значимых эффектов в результатах расчётов не находил.

Так что, по крайней мере, для быстрых реакторов учёт того, что энергии нейтронов в актах деления на уране и плутонии различны, вёлся ещё в прошлом веке.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
AtomInfo.Ru
сообщение 29.1.2019, 18:00
Сообщение #20


Модератор
*********

Группа: Clubmen
Сообщений: 22 003
Регистрация: 16.1.2007
Из: Обнинск
Пользователь №: 4



А вообще, тут больше подошли бы монте-карловские программы. Тем более, что с современной вычислительной техникой такие программы перестают быть исключительно прецизионными.

В монте-карловской программе в простейших случаях мы не решаем уравнение, а ставим численный эксперимент - запускаем нейтроны в среду, отслеживаем их судьбу и получаем в результате искомые характеристики среды (реактивность, потоки нейтронов, скорости реакций и т.д.).
В такой программе нет большой проблемы завести дополнительные счётчики и посмотреть, при каких энергиях будут исчезать нейтроны от урановых и плутониевых изотопов.

Честно говоря, интуитивно мне представляется, что особой разницы мы не найдём в тепловом реакторе. В быстром - будет разница, конечно.

На пальцах очень хорошо умеет делать качественные расчёты Barvi7. Если мы его хорошо попросим, то он, может быть, ответит нам - нужно учитывать "происхождение" нейтрона в тепловом реакторе или не нужно? smile.gif
Go to the top of the page
 
+Quote Post

4 страниц V   1 2 3 > » 
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



Текстовая версия Сейчас: 8.12.2019, 17:49