Факультеті
жүктеу/скачать 209,01 Kb.
|
арайлыыым
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.3 Нейтрондардың диффузиясы
- 3. Нейтрондық альбедо
2.2 Нейтрондардың баяулауы. Нейтрондардың баяулауы ядролармен серпімді соқтығысуда жүреді, өйткені егер ядро соқтығысуға дейін тыныштықта болса, соқтығысқаннан кейін ол нейтроннан біршама энергия алады. Сондықтан нейтрон баяулайды. Алайда, нейтрондардың баяулауы ядролардың жылулық қозғалысына байланысты олардың толық тоқтауына әкелмейді. Жылу қозғалысының энергиясы кТ ретті. Егер нейтрон бұл энергияға баяуласа, онда ядромен соқтығысқан кезде ол бірдей энергия береді де алады. Энергиясы кТ бар нейтрондар орта деңгейімен жылу тепе-теңдігінде. Нейтрондардың сіңуі және таралуы баяулау кезінде де, осы процесс аяқталғаннан кейін де жүреді. KT энергиясымен нейтрондар ортамен жылу тепе-теңдікте (термализация) болады. Баяулау процесінің практикалық маңыздылығы нейтрондық көздердің көпшілігінде (реактор, радон-бериллий ампуласы және т.б.) нейтрондар негізінен он кэВ-дан бірнеше МэВ-ға дейінгі энергиялармен туады, ал қолданбалы қатынаста маңызды нейтрондық реакциялардың көпшілігі ~1/v Заңына сәйкес нейтрондардың төмен энергиялары кезінде неғұрлым қарқынды жүреді. Модерация процесінің практикалық маңыздылығы көптеген нейтрон көздерінде (реактор, радон-бериллий ампуласы және т.б.) нейтрондар негізінен ондаған кэВ-тен бірнеше МэВ-қа дейінгі энергиямен жасалады, алайда нейтрондық реакциялардың көпшілігі маңызды болып табылады. , «1 / v» заңына сәйкес төмен нейтрондық энергия кезінде өте қарқынды болады. Нейтронның баяулау процесінің негізгі заңдылықтарын түсіну үшін алдымен сутегі ядросы - протонмен соқтығысқан кезде жылдам нейтронның орташа энергия жоғалуын қарастырамыз. Нейтрон мен протонның массалары шамамен тең болғандықтан, соқтығысудағы энергия тепе-теңдігі болады. Инерция жүйесінің орталығында шашырау изотропты болғандықтан, зертханалық жүйеде протон мен нейтрон соқтығысқаннан кейін бірдей энергияға ие болады (олардың массаларының тең болуына байланысты):  (4)
мұндағы E 1 - соқтығысудан кейінгі орташа нейтрон энергиясы. Осылайша, сутегіде нейтрон энергиясы әр соқтығысуда екі есе азаяды. Егер нейтрон протонмен емес, әлдеқайда ауыр ядромен соқтығысса, соқтығысу кезіндегі орташа энергия шығыны азаяды.Нейтрон массасы А ядроға шашыраған кезде, орташа энергия шығыны қатынасына байланысты анықталады E 1 = (1-a / 2), мұндағы Мысалы, егер модератор көміртегі 12 С болса, онда E 1 ≈ (0,8 ÷ 0,9) E 0 болады . Осылайша, көміртекте нейтрон энергиясы үш соқтығысқаннан кейін екі есе азаяды. Баяулау - модератордың өзегі неғұрлым жеңілірек болса. Сонымен қатар, нейтрондарды әлсіз сіңіру үшін жақсы модератор қажет, яғни. кішкентай сіңіру қимасы болды. Аз мөлшерде дейтерий мен оттегі үшін нейтронды сіңіру қималары бар. Сондықтан D 2 O ауыр суы тамаша модератор болып табылады , бірақ біршама нашар модератор - бұл қарапайым су H 2О, өйткені сутегі нейтрондарды дейтерийге қарағанда анағұрлым қарқынды сіңіреді. Көміртек, бериллий, бериллий диоксиді жақсы модераторлар болып табылады. Төмендеу процесінің маңызды ерекшелігі - соқтығысудан болатын энергия шығыны (4), (5) сәйкес энергияның өзіне пропорционалды. Сонымен, сутегі атомымен соқтығысқанда 1 МэВ энергиясы бар нейтрон 0,5 МэВ, ал 10 эВ энергиясы бар нейтрон - небары 5 эВ жоғалады. Сондықтан, баяулаудың ұзақтығы мен баяулау кезінде өткен жол әдетте бастапқы нейтрон энергиясына тәуелді. Кейбір ерекше жағдайлар - құрамында сутегі бар заттар. Нейтрон - протонның қимасы күрт төмендейді, 100 кэВ-тен жоғары энергия өседі. Сондықтан сутегі бар заттардың баяулауының ұзақтығы нейтрон энергиясына едәуір тәуелді. Нейтронның баяулау уақыты қысқа. Қорғасын тәрізді ауыр модераторда да нейтрон 1 МэВ-ден 1 эВ-қа дейін 4 · 10 -4 сек аралығында баяулайды . Тежелу процесінің ең маңызды сипаттамасы - баяулау ұзындығы ,  1/2 арқылы белгіленеді . құны оның лшем атыны тиісті емес, нейтрондардың жасқа .
1 мэВ-ден 1 эВ-қа дейінгі энергия диапазонында баяулау кезінде нейтрон көзден кететін rms қашықтық қайда ? Жақсы модераторлардағы модерация ұзындығы ондаған сантиметр ретпен болады (6-кесте). Нейтрондардың ядролармен соқтығысуында 0,5-1 эВ энергиясынан бастап атомдардың жылу энергиясы маңызды болады. 2.3 Нейтрондардың диффузиясы Жылулық энергияға баяулайды, нейтрондар диффузияға ұшырайды, заттан көзден барлық бағытта таралады. Бұл процесс әдетте жылу нейтрондары үшін әрқашан үлкен болатын сіңірілудің міндетті резервімен әдеттегі диффузиялық теңдеумен сипатталады. Диффузиялық процесті сипаттайтын ортаның негізгі сипаттамасы - диффузия ұзындығы L, қатынасы бойынша анықталады L 2 = онда 2- Кестеде ең көп кездесетін модераторлар үшін τ және L мәндері көрсетілген. Бұл кестеден кәдімгі су үшін τ 1/2 > L күшті сіңуін көрсететінін көруге болады. Ауыр суда, керісінше, τ 1/2 >> L. Сондықтан, бұл ең жақсы модератор. L мәні тек диффузияға ғана емес, сонымен қатар ортаның сіңіру қасиеттеріне де байланысты. Сондықтан L диффузиялық процесті толық сипаттамайды. диффузия Қосымша тәуелсіз тән орташа уақыты
3. Нейтрондық альбедо Нейтрондық альбедо - ортада бірнеше шашырау нәтижесінде нейтронның шағылысу ықтималдығы. Aльбедонейтрон ұғымы нейтронды диффузия теориясында кеңінен қолданылады . Егер 2 орта болса, онда 1-ші ортадан 2-ге түсіп кеткен нейтрондар, 2-ші ортада диффузия процесінде қайтадан 1-шіге оралуы мүмкін. Мұндай оқиғаның ықтималдығы деп аталады. Aльбедонейтроны 2-ші орта үшін  егер барлық нейтрондық көздер 1-ші ортада болса, онда стационарлық жағдайда S нейтрон  ағындары арқылы 1-ші ортадан 2-ге дейін және 2-ден 1-ге дейін : 
 (1)
 интерфейс элементі қайда .
Екі БАҚ тегіс біртекті шекара бөлінген, және олардың өлшемдері нейтронды диффузия ұзындығы салыстырғанда үлкен Маңызды арнайы іс L . Егер диффузиялық жуықтау қолданылса, яғни L нейтрондардың орташа еркін жолынан үлкен болса  (2)
Міне  осылай аталады транспорт дегеніміз нейтрондардың екінші ортадағы еркін жолы:,  мұнда -  сф. нейтронның шашырау бұрышының косинусы.
Түсіру қимасының ортаның шашыраңқы қимасына қатынасы аз, A. n. жазық шекарасында жақын. Альбедо жылу нейтрондары су салыстырмалы үшін вакуум 0,8 болып табылады. Тұжырымдама альбедонейтрон графикалық тежеуші орта аймағында нейтрондық ағынды (. қараңыз, бұл факт түсіндіреді нейтронды модерациядан ) вакуум бар шекарасында қарағанда айтарлықтай жоғары болады. Тепе-тең нейтрондық ағындар модератор ішіндегі кез-келген беткейге түседі, және әрбір нейтронның  1-ші өтуден  кейін, 2-ден кейін және одан кейін қайту ықтималдығы бар . Нәтижесінде модератор ішіндегі нейтрон ағындарының беткейден өтетін ағынға қатынасы болады.
 (3)
Альбедо нейтроны ядролық реакторларды жобалау мен құру үшін қажет . жүктеу/скачать 209,01 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
(5)
/ 6
, өрнек