Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Коэффициент размножения Критическая  масса  Управление цепной реакцией деления Поглощающий элемент Эффекты реактивности Мощностной эффект Управление реактором Реактор с водой под давлением Уран-графитовый реактор Гомогенный реактор


Отвод тепла от реактора — выделение тепла из реактора и его элементов в процессе охлаждения для использования в силовой установке и для других целей; предусматривается охлаждение твэлов, регулирующих и аварийных стрежней, кладки активной зоны (в случае твердого замедлителя), отражателя тепловой защиты корпуса и биологической защиты.
Управление цепной реакцией деления

Необходимым условием для осуществления практической реализации цепной реакции деления, является наличие критической массы делящейся среды. Однако это не единственное условие. Получив критическую массу делящегося вещества, мы можем получить атомную бомбу, вместо атомной станции, если не сможем управлять цепной реакцией деления.

Процесс управления цепной реакцией сводится, в конечном счете, к изменению коэффициента размножения Кэф.

Коэффициент размножения нейтронов Кэфф равен разности количества нейтронов образующихся в одном акте деления и количества нейтронов, потерянных или за счет поглощения, не приводящего к делению, или за счет ухода за пределы массы делящегося вещества. Параметр Кэфф соответствует количеству актов деления, которое вызывает распад одного ядра. Этот коэффициент определяет возможность осуществления цепной реакции деления и скорость выделения энергии в ходе этой реакции. Кэфф зависит как от свойств делящихся ядер, таких как количество вторичных нейтронов, сечения реакций деления и захвата, так и от внешних факторов, определяющих потери нейтронов вызванные их уходом за пределы массы делящегося вещества. Вероятность ухода нейтронов определяется геометрической формой образца и увеличивается с увеличением площади его поверхности. Вероятность захвата нейтрона пропорциональна концентрации ядер делящегося вещества и длине пути, который нейтрон проходит в образце. Ядерная индустрия, ядерный топливно-энергетический комплекс и атомная энергетика

Рассмотрим некий абстрактный реактор. Время жизни нейтронов t (время от образования в результате деления до поглощения) составляет от 10-3 с до 10-5 с. Пусть для увеличения мощности реактора мы увеличили Кэф на 0.1 %. В какой то момент времени Кэф станет равным 1.001. Тогда количество нейтронов будет увеличиваться на 0.01% в каждом новом поколении. За 1 секунду сменится 1000 поколений нейтронов, и их количество увеличится, в (1.001)1000 = 2.47 раз. Количество нейтронов прямо пропорционально мощности. Следовательно, за секунду мощность реактора увеличится в два с половиной раза, а еще через несколько секунд реактор расплавится. Ясно, что управлять таким реактором очень сложно, практически невозможно. Последовательное соединение двух индуктивно связанных катушек

Возможность создания управляемого реактора (а не только бомбы) связана с тем фактом, что не все нейтроны образуются сразу, в результате деления. Часть нейтронов (около 0.7%) образуется в результате распадов ядер осколков. Например, в результате деления один из образовавшихся осколков оказался бором, который через 16 секунд путем β -- распада превращается в неустойчивый криптон, который в свою очередь испускает нейтрон:

Нейтроны, образовавшиеся в результате деления называются мгновенными нейтронами. Нейтроны образовавшиеся в результате цепочки распадов осколков называются запаздывающими нейтронами. Ядра, испускающие нейтроны, называются ядра предшественники. Среднее время жизни запаздывающих нейтронов составляет для 235U около 12 сек (зависит от периода полураспада ядер предшественников). Именно наличие запаздывающих нейтронов позволило осуществить контролируемую цепную реакцию деления в реакторе и эффективно управлять ею в ходе работы реактора.

Обработка радиоактивных отходов (Radioactive waste treatment) — комплекс технологических процессов, направленных на уменьшение объема радиоактивных отходов, изменение их состава или перевод их в формы, прочно фиксирующие радионуклиды. Включает процессы отверждения, остекловывания, кальцинации, битумирования, цементирования и сжигания радиоактивных отходов.
Физика атомного реактора