Выгорание ядерного топлива. Классификация ядерных реакторов. Принципиальная схема ядерного энергетического реактора. Термоядерные реакторы. Теплообменный аппарат ядерных энергетических установок, страница 36

1 + λ2 + λ3 + λ4 + λ5 +…+ λn)/n = λs

Наиболее вероятное взаимодействие n в перед, а не назад.

Вероятность угла полета называется индикатриса рассеивания.

Можно рассматривать макроскопическое сечение поглощения: σаN =∑а.

1/∑а≡λа – средняя длина пробега нейтронов до поглощения.

σt = σа + σs;    Nσt = Nσа + Nσs;    ∑t = ∑а + ∑S – закон адитивности.

а= 1/λа;                     1/ λt =  1/ λа + 1/ λs

Вещества, в которых λа«λs называется поглощающими и наоборот, вещества, в которых λа»λs называется рассеивающие.

 


                                         Качественные зависимости

                            Н                        полных сечений для разных ядер

                                         от энергии нейтронов

                   С                  1-область быстрых н-нов

                                          2-промежуточных

                                           (замедляющихся)

                                           3-тепловых

                  Mn

                            235U

  238U

    1         2           3


54 КАНАЛЬНЫЕ ТЯЖЕЛОВОДНЫЕ РЕАКТОРЫ

Тяжеловодными называются любые реакторы, в которых в качестве замедлителя используется тяжелая вода D2O. По теплофизическим свойствам тяжелая вода аналогична легкой воде, но по ядерно-физическим свойствам она является наилучшим замедлителем для ядерных реакторов, поскольку имеет чрезвычайно малое сечение поглощения тепловых нейтронов. Коэффициент замедления нейтронов для тяжелой воды равен 3300, а для графита 190. Благодаря этому в тяжеловодных реакторах ядерное топливо расходуется значительно экономичнее, чем в реакторах других типов так как непроизводительные потерн нейтронов в реакторах с тяжелой водой существенно меньше. Это позволяет использовать природный уран при достаточно высоких удельных нагрузкax. В то же время замедляющая способность тяжелой воды значительно меньшая, чем легкой. Это приводит к большему шагу размещения топлива и большим при одинаковой мощности размерам активной зоны. По сравнению же с графитом замедляющая способность тяжелой воды выше и размеры активной зоны меньше.

Koнструкции тяжеловодных реакторов могут быть различными с применением разных теплоносителей: обычной и тяжелой воды с кипением и без кипения, а также органических жидкостей.

Основной тип реактора с тяжеловодным замедлителем—канальный. Тяжелая вода, используемая в качестве замедлителя, в канальных реакторах находится при низких температуре и давлении. При низком давлении легче обеспечить высокую герметичность оборудования и трубопроводов с тяжелой водой, которая требуется для снижения потерь тяжелой волы. Эго необходимо, так как вследствие высокой стоимости тяжелой воды ее большие потерн значительно увеличивали бы непроизводительные затраты и приводили бы к существенному росту себестоимости вырабатываемой энергии. Стремление свести утечки тяжелой воды к минимуму объясняются еще и тем. что в ней при работе реактора образуется радиоактивными тритий, пары которого при попадании в организм человека оказывают на него вредное воздействие.

В канальных тяжеловодных реакторах в качестве теплоносителя используется тяжелая вода без кипения (см рис. 4. 1. б) или обычная кипящая вода (см. рис. 4. 1, а). Несмотря на то что в последнем случае существенно уменьшается потребность в тяжелой воде и. следовательно. снижаются затраты на ее производство, большее распространение получили реакторы с тяжеловодным теплоносителем.

Характерный элемент конструкции большинства разновидностей тяжеловодных реакторов — герметичный каландр-бак, содержащий тяжелую воду. Каландр (см. рис. 4. 1) представляет собой вертикальный или горизонтальный цилиндрический бак с плоскими днищами по торцам. В днища вварены трубы, и которые установлены каналы для теплоносителя и TBC. Между трубой каландра и установленным в ней каналом образуется зазор, заполняемый газом. Этот газ служит теплоизолирующим слоем для снижения перетоков тепла от теплоносителя к замедлителю; кроме того. он используется для контроля герметичности труб каландра и каналов с теплоносителем.