Перегляд вихідного коду сторінки Коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах

'''Коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах μ''' — показник, що враховує вплив поділу ядер <sup>238</sup>U [[Поділ швидкими нейтронами|швидкими нейтронами]] на хід ланцюгової реакції в [[Реактор на теплових нейтронах|реакторі на теплових нейтронах]].

== Розмноження на швидких нейтронах ==
У реакторах на теплових нейтронах з [[Ядерне паливо|ядерним паливом]] з [[Збагачення урану|низькозбагаченого урану]] (&#x3C;5 %) концентрація <sup>238</sup>U у багато разів більша від концентрації <sup>235</sup>U. Поділів ядер <sup>235</sup>U швидкими нейтронами дуже мало, і їх зазвичай не беруть до уваги. Однак число поділів ядер <sup>238</sup>U нейтронами з енергією ''E<sub>n</sub>''&#x3E;1,0 [[Електронвольт|МеВ]] може бути значним, і вони справляють помітний вплив на хід ланцюгової реакції. 

=== Гомогенне середовище ===
У [[Гомогенний ядерний реактор|гомогенній активній зоні]] ядра <sup>238</sup>U оточені великою кількістю ядер [[Сповільнювач нейтронів|сповільнювача]]. Нейтрони поділу, проникаючи через оточення, з більшою ймовірністю зазнають зіткнень з легкими ядрами і гальмуються до енергій, нижчих від порога поділу <sup>238</sup>U. Внаслідок цього коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах в гомогенних реакторах мало відрізняється від одиниці.

=== Гетерогенне середовище ===
У [[Гетерогенний ядерний реактор|гетерогенном реакторі]] швидкі нейтрони рухаються спочатку в [[Тепловидільний елемент|ТВЕЛах]] серед ядер <sup>238</sup>U. Тому ймовірність зіткнення з ядром <sup>238</sup>U і його поділу в гетерогенному реакторі значно більша, ніж у гомогенному реакторі. Вона залежить від шляху швидкого нейтрона в ядерному паливі, тобто від розмірів ТВЕЛів, концентрації <sup>238</sup>U, а також від кроку решітки ''а''. У товстому ТВЕЛі швидкий нейтрон проходить більший шлях, ніж в тонкому, отже, і коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах у першому випадку більший, ніж у другому. Якщо крок сітки ''a'' набагато перевищує довжину розсіювання швидкого нейтрона у сповільнювачі <math>\lambda_S</math>, то більшість швидких нейтронів потрапляє в інший ТВЕЛ, сповільнившись до енергій ''E<sub>n</sub>''&#x3C;1,0 Мев. Тому коефіцієнт μ для сіток з кроком <math>a\gg\lambda_S</math> визначається тільки розмірами і складом ТВЕЛа. Наприклад, для стрижнів з природного урану радіусом ''R'' см

: μ ≈ 1 + 1,75{{E|−2}}''R''.

У [[Водно-водяний ядерний реактор|водо-водяних]] реакторах ТВЕЛи утворюють тісну решітку (<math>a\ll\lambda_S</math>). Таким розташуванням ТВЕЛів зменшують поглинання теплових нейтронів у воді. У тісних решітках нейтрони ділення встигають пройти кілька ТВЕЛів до сповільнення нижче порогової енергії ділення <sup>238</sup>U. Найбільш високий коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах у [[Водно-водяний енергетичний реактор|ВВЕР]]. Для відношення ядер водню і <sup>238</sup>U ''N<sub>H</sub>/N<sub>8</sub>''&#x3E;3 коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах розраховують за наближеною формулою:

: μ ≈ 1 + 0,22(''N''<sub>8</sub>/''N<sub>H</sub>'').

Розрахуємо коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах:

# Для [[Графіто-водяний ядерний реактор|уран-графітової]] решітки з ''а''=14 см і діаметром стрижня з природного урану 3 см. Довжина розсіювання в графіті λ<sub>''S''</sub>=2,5 див. Тому крок уран-графітового решітки <math>a\gg\lambda_S</math>. Отже, <math>\mu = 1 + 1,75 \cdot 10^{-2} \cdot 1,5 \approx 1,026.</math>
# для [[Водно-водяний енергетичний реактор|ВВЕР]] з ''N<sub>H</sub>''/''N''<sub>8</sub>=5. Коефіцієнт μ для ВВЕР σ=1+0,22·0,2=1,044.

== Див. також ==
* [[Коефіцієнт розмноження нейтронів]]
* [[Поділ швидкими нейтронами]]

== Література ==

* Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы.  М. Атомиздат, 1971.
* Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
* Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок. М.: Атомиздат, 1960.
[[Категорія:Фізика нейтронів]]
[[Категорія:Ядерні реактори]]