Кинетика ядерного реактора. Физические процессы, сопровождающие работу ядерного реактора, страница 2

В реакторах на быстрых нейтронах замедлителя нет. Время диффузии от момента рождения до поглощения нейтронов равно примерно 10^-7-10^-8 с. Эта величина и определяет время жизни одного поколения мгновенных нейтронов, так как время образования их в процессе деления такое же, как и в реакторах на тепловых нейтронах, т.е. примерно             10^-14- 10^-15 с.

Если бы в действительности было так, управление реакторами было бы невозможно. Наличие запаздывающих нейтронов оказывает существенное влияние на кинетику реактора. При определенных условиях с учетом запаздывающих с учетом запаздывающих нейтронов скорость разгона реактора существенно уменьшается.

1.3  Запаздывающие нейтроны

При делении ядер топлива наряду с мгновенными генерируются запаздывающие нейтроны. Они испускаются при b-распаде некоторых осколков деления. В настоящее время известно большое количество осколков деления, которые при радиоактивном распаде излучают запаздывающие нейтроны. Основными предшественниками являются изотопы йода и брома. Без большого ущерба для точности расчетов все предшественники, излучающие запаздывающие нейтроны, объединяются обычно в шесть групп, основные характеристики которых приведены в табл. 2.1.

Из таблицы видно, что суммарный выход запаздывающих нейтронов очень мал. У U их доля составляет всего 0.64%, а более 99% приходится на мгновенные нейтроны. Еще меньший выход запаздывающих нейтронов у U и Pu. Однако, несмотря на это, роль запаздывающих нейтронов при переходных процессах чрезвычайно велика.

Таблица 1.1 (2.1) Основные характеристики предшественников запаздывающих нейтронов при делении ядер ²³⁵U, ²³⁹Pu и ²³³U тепловыми нейтронами

Номер группы	Средняя энергия	Период полураспада предшест­венника Т1 ;2. с			Доля запаздывающих нейтронов iй группы в полном числе нейтронов деленияbi,
	Еi, МэВ	235U	239Pu	233U	235U	239Pu	233U
1	0,25	55,72	54,28	55,00	0,00021	0,000072	0,000224
2	0,56	22,72	23,04	20,57	0,00140	0,000626	0,000776
3	0,43	6,22	5,60	5,0	0,00126	0,000444	0,000654
4	0,62	2,30	2,13	2,13	0,00252	0,000685	0,000725
5	0,42	0,61	0,62	0,62	0,00074	0,000180	0,000134
6	—	0,23	0,26	0,28	0,00027	0,000093	0,000087
b=Sbi		—	—	—	0,0064	0,0021	0,0026

Таблица 1.2 2.2. Значения l_i и l_i, при делении ²³⁵U тепловыми нейтронами

Номер группы	1	2	3	4	5	6
Li, c li, c	80,4 0,0124	32,8  0,0305	8,98  0,1114	3,32  0,3013	0,88  1,136	0,33  3,013

Если обозначить 1_i и l_i соответственно время жизни и постоянную радиоактивного распада осколков деления, излучающих запаздывающие нейтроны iй группы, то среднее время жизни осколков деления по всем группам равно

                                        1.8

В табл. 1.2 приводятся значения l_i и l_i , при делении ²³⁵U тепловыми нейтронами, используя которые для ²³⁵U получаем . Почти в 2—3 раза среднее время жизни предшественников запаздывающих нейтронов при делении ²³⁵U и ²³⁹Pu меньше, чем при делении ²³⁸U, однако эти времена одного и того же порядка. Очевидно, что среднее время жизни предшественников определяет и среднее время жизни запаздывающих нейтронов, так как временем замедления и диффузии их можно пренебречь по сравнению с . Заметим, что время жизни запаздывающих нейтронов (примерно на порядок) больше, чем мгновенных нейтронов, в тяжеловодных реакторах и на дватри порядка в графитовых и водоводяных соответственно. С учетом этого среднее время жизни одного поколения нейтронов в реакторе равно сумме времен жизни запаздывающих и мгновенных нейтронов: