?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Оказывается, кто-то путает мгновенные нейтроны и быстрые. Не то, что бы это было какое-то общеупотребительное знание, но если вы до него добрались, то странно их путать. Но тем не менее:

Ядерный реактор работает на нейтронах, ими мы добываем энергию из урана или плутония. При этом очень важно, с какой скоростью движутся нейтроны в реакторе: при делении урана или плутония средняя их скорость весьма велика, и такие нейтроны называются быстрыми. Соударясь с ядрами атомов они теряют энергию и замедляются до скорости теплового движения атомов - становятся тепловыми. Поэтому есть реакторы с быстрыми нейтронами, а есть с тепловыми. Это важно, прежде всего, потому что поддерживающий цепную реакцию U235 и неподдерживающий U238 сильно отличаются сродством к нейтронам тепловых скоростей.


Картинка из гугла по запросу "нейтрон"

В то же время есть другая градация, мгновенные и запаздывающие нейтроны. Как известно в реакторе непрерывно идет цепная реакция - нейтроны разваливают ядра урана, те испускают новые нейтроны, они снова разваливают ядра урана. Цикл "развалили - вылетели - долетели до следующего ядра" у нейтронов в реакторе в среднем занимает меньше миллисекунды, поэтому если бы мы не имели никаких возможностей увеличить время между поколениями, мощность реактора изменялась бы примерно со скоростью ядерной бомбы (режим, называемый "разгон на мгновенных нейтронах", реализовавшийся во многочисленных так называемых реактивностных авариях, например, в 4 блоке Чернобыльской АЭС). Слава богу, небольшая доля нейтронов в реакторе появляется не сразу, а через какое-то время (в среднем через пару десятков секунд) они и называются запаздывающими. Это нейтроны из распадающихся осколков деления урана, их примерно 0,6% от общего количества. Т.е. получается, что мгновенных в следующем поколении 0,994 - и их количество бы быстро падало, если бы не добивка до баланса запаздывающими. Соотвественно когда мощность реактора наращивают, поглощение нейтронов уменьшают в пределах этих 0,6% и мощность меняется плавно, по мере смены поколений запаздывающих нейтронов.

Таким образом, нейтрон может быть быстрым и мгновенным или быстрым и запаздывающим - все четыре комбинации.

Если у кого-то еще есть вопросы, задавайте.

Comments

( 68 comments — Leave a comment )
kincajou
Dec. 4th, 2015 10:10 pm (UTC)
Жаль, что принцип неопределённости не даст остановить нейтрон совсем.
А так было бы прикольно - охладить, затормозить и насыпать горсточку нейтрониума. И будет она весить .. много-много тыщ тонн.
suvorow_
Dec. 4th, 2015 10:28 pm (UTC)
тут дело не в принципе неопределённости, а в том, что нейтрон - фермион, т.е. частица с полуцелым спином. А частицы с полуцелым спином не могут находиться на одном энергетическом уровне. А так-то можно получить бозе-конденсат, и с некоторыми группами атомов это проделывали.
Кроме того, нейтрониум нестабилен при обычных давлениях. Время жизни свободного нейтрона - 18 минут, без определённой дозы протонов все нейтроны бета-радиоактивны. В нейтронных звёздах бета-распад подавлен из-за очень большого гидростатического давления.
Т.е. если представить гипотетический звездолёт, который может подлететь к нейтронной звезде и кусочек черпануть и (предположим) оторвать его, несмотря на гравитацию, то в течение единиц микросекунд этот "нейтрониум" начнёт распухать и разлетаться, приобретая свойства обыкновенного вещества.
(no subject) - bash_m_ak - Dec. 4th, 2015 11:45 pm (UTC) - Expand
(no subject) - flat_area - Dec. 5th, 2015 07:32 am (UTC) - Expand
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:36 am (UTC) - Expand
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:34 am (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - Dec. 5th, 2015 08:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:53 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Dec. 7th, 2015 12:51 pm (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - Dec. 7th, 2015 01:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Dec. 7th, 2015 01:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - Dec. 7th, 2015 01:39 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Dec. 7th, 2015 01:41 pm (UTC) - Expand
(no subject) - sashman - Dec. 4th, 2015 11:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - niktos12 - Dec. 5th, 2015 12:32 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 08:26 am (UTC) - Expand
(no subject) - ins0mnis - Dec. 5th, 2015 09:52 am (UTC) - Expand
(no subject) - bash_m_ak - Dec. 5th, 2015 03:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 06:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - bash_m_ak - Dec. 5th, 2015 07:55 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:32 am (UTC) - Expand
zviad_bigbachia
Dec. 4th, 2015 10:16 pm (UTC)
короче тёплое и мягкое, не путать)
zviad_bigbachia
Dec. 4th, 2015 10:24 pm (UTC)
Поэтому есть реакторы с быстрыми нейтронами, а есть с тепловыми.

я думал во всех реакторах есть и быстрые, и тепловые нейтроны. Тип риактора зависит от того, какого типа нейтроны "зажигают" цепную реакцию. Нет?
suvorow_
Dec. 4th, 2015 10:29 pm (UTC)
В реакторах на тепловых нейтронах обязательно есть быстрые, т.к. рождаются они при делении быстрыми. А вот в реакторах на быстрых нейтронах тепловых быть не должно.
(no subject) - zviad_bigbachia - Dec. 4th, 2015 10:43 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 08:28 am (UTC) - Expand
suvorow_
Dec. 4th, 2015 10:38 pm (UTC)
справедливости ради надо сказать, что 0,67% - это верно только для урана-235, и при условии деления его тепловыми нейтронами.
При увеличении энергии делящих нейтронов доля запаздывающих уменьшается.
А у плутония-239 и урана-233 эта доля и для тепловых нейтронов в три раза меньше - 0,21% и 0,23%
Именно поэтому плутоний-239 нельзя в больших количествах "пихать" в топливо для обычных реакторов, его там должно быть заметно меньше, чем урана-235...
Mad Max
May. 7th, 2016 05:51 pm (UTC)
"При увеличении энергии делящих нейтронов доля запаздывающих уменьшается"
Имеется ввиду "нейтронов вызывающих деление" (при захвате)?

Тогда это значит что реакторы на быстрых нейтронах в принципе менее управляемы и более опасны про прочих равных в плане рисков случайно схватить неуправляемый разгон на мгновенных нейтронах чем обычные тепловые? Из-за того, что доля запаздывающих позволяющих плавно и относительно неспешно регулировать мощность ниже.
Т.е. скажем для теплового критичность на уровне 1.006 - это еще управляемый и относительно медленный рост мощности. А для какого-нибудь БН даже 1.003 - это уже взрыв реактора из-за лавинного роста мощности на который даже автоматическая защита среагировать не успеет не говоря уже об операторах.
(no subject) - tnenergy - May. 7th, 2016 05:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - May. 7th, 2016 06:08 pm (UTC) - Expand
antontsau
Dec. 4th, 2015 11:51 pm (UTC)
Самое забавное, что эту идею не знали, когда собирали первый реактор под чикагской трибуной. Просто так попробовали, примерно представляя сколько надо сложить в кучу для начала реакции, но ни грамма не зная про то, как это все будет себя вести в динамике. Но повезло, все оказалось управляемым.
simsun
Dec. 5th, 2015 12:24 am (UTC)
На днях этим кем-то был я! Соотв. замечание сделали на др.сайте :)
но удивительно, что вообще вспомнил, что такие бывают:)
ps сейчас ещё раз попробую медлеено перечитать на всякий случай:)
volchok_iskatel
Dec. 5th, 2015 01:19 am (UTC)
Здраствуйте, слегонца оффтоп.
Уран -235 после бомбардировки нейтронами может пойти по трем путям распада. Это:
1)U-235 + n ===> Ba-144 + Kr-90 + 2n + about 200 MeV
2)U-235 + n ===> Ba-141 + Kr-92 + 3n + 170 MeV
3)U-235 + n ===> Zr-94 + Te-139 + 3n + 197 MeV
И я не могу найти деревья распада для первых двух путей, нашел только для циркония и теллура.
Можете мне помочь?

Заранее благодарен.
tnenergy
Dec. 5th, 2015 08:30 am (UTC)
Вообще-то не тремя, а примерно 70 вариантов распада. Деревья распада - что вы понимаете под этим? Куда дальше эволюционируют осколки деления?
(no subject) - volchok_iskatel - Dec. 6th, 2015 02:28 am (UTC) - Expand
(no subject) - rrr2 - Dec. 7th, 2015 11:44 pm (UTC) - Expand
vkorehovisback
Dec. 5th, 2015 03:48 am (UTC)
эти временные параметры имеют значения только при запуске? от чего мерится пара десятков секунд?
во время работы все временные параметры меремешиваются же?
tnenergy
Dec. 5th, 2015 08:36 am (UTC)
Временные параметры имеют значения для устойчивости реактора, возможности контроля его мощности человеком.

Пара десятков секунд проходит от распада ядра урана до вылета еще 1 нейтрона. На самом деле ситуация сложнее - там 6 групп с разной временной задержкой https://ru.wikipedia.org/wiki/Запаздывающие_нейтроны.

>во время работы все временные параметры меремешиваются же?

В стационарном режиме у нас 99,4% нейтронов мгновенные, у которых меняется 1000 поколений в секунду. Если бы были только они, мощность спадала бы чудовищно быстро (в 500 раз в секунду). Но у нас есть запаздывающие нейтроны, и которые балансируют количество нейтронов каждую секунду до строго 1.
(no subject) - victor_chapaev - Dec. 5th, 2015 08:07 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 08:33 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vkorehovisback - Dec. 6th, 2015 03:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - vkorehovisback - Dec. 6th, 2015 03:24 am (UTC) - Expand
(no subject) - rrr2 - Dec. 7th, 2015 11:49 pm (UTC) - Expand
Ivan Dubrov
Dec. 5th, 2015 05:08 am (UTC)
А возможно ли создание реактора без использования эффекта запаздывающих нейтронов? У которго рост мощности бы ограничивался за счёт естественной отрицательной обратной связи?
suvorow_
Dec. 5th, 2015 08:04 am (UTC)
в принципе, возможно, но это была бы очень нетривиальная физико-техническая задача.
Хотя, был такой реактор, известный под разными названиями - ИГР, РВД, ДОУД-3, - который работал именно, как невзрывающаяся атомная бомба :)
Там мгновенно вводилась очень большая реактивность, много больше доли запаздывающих нейтронов, после чего активная зона раскалялась до 3000 градусов, энергия тепловых нейтронов увеличивалась в 10 раз, сечение деления, соответственно, в 10 раз падало, и реакция сама собой затухала.
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 08:39 am (UTC) - Expand
freedom_of_sea
Dec. 5th, 2015 07:05 am (UTC)

Скорость реактивности не так важна если она ограничена по глубине

dims12
Dec. 5th, 2015 08:31 am (UTC)
А на протоне правда есть пятна, как на Солнце? :D
tnenergy
Dec. 5th, 2015 08:39 am (UTC)
Конечно, а нейтрон зеленый. Ученые все знают!
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:48 am (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - Dec. 5th, 2015 08:41 am (UTC) - Expand
(no subject) - dims12 - Dec. 5th, 2015 08:49 am (UTC) - Expand
derkanat
Dec. 5th, 2015 03:37 pm (UTC)
Странный пост какой-то.
Доля запаздываюших нейтронов зависит от делящегося ядра. У U-235 0.6% ,у Pu-239 0.2 %
Нигде в об этом ясно и четко не упомянуто.
На ЧАЭС был тепловой взрыв, а не ядерный. Иначе после прочтения у некоторых сложится мнение, что Чернобыль аки ядерная бомба взорвался.


Edited at 2015-12-05 03:39 pm (UTC)
tnenergy
Dec. 5th, 2015 06:30 pm (UTC)
Да тут целые тома нейтронной физики ядерного реактора пропущены и сделано это сознательно, для упрощения понимания.

Авария на ЧАЭС - это реактивностная авария, а уж конретные формы трансформацкии энергии (пароциркониевая реакция, взрыв водорода etc) несколько неважны в ликбезе про виды нейтронов.
(no subject) - derkanat - Dec. 5th, 2015 06:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 07:31 pm (UTC) - Expand
(no subject) - derkanat - Dec. 5th, 2015 09:00 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 5th, 2015 09:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Dec. 7th, 2015 12:46 pm (UTC) - Expand
(no subject) - rrr2 - Dec. 7th, 2015 11:57 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Dec. 8th, 2015 06:39 am (UTC) - Expand
(no subject) - rrr2 - Dec. 7th, 2015 11:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - derkanat - Dec. 9th, 2015 12:44 am (UTC) - Expand
(no subject) - derkanat - Dec. 9th, 2015 12:52 am (UTC) - Expand
(no subject) - rrr2 - Dec. 9th, 2015 01:17 am (UTC) - Expand
victor_chapaev
Dec. 5th, 2015 07:55 pm (UTC)
"при распаде урана или плутония" лучше бы сказать "при делении", все таки распад, это и реакции с испусканием бета, и альфа и гамма лучей. А деление -это деление
tnenergy
Dec. 5th, 2015 08:30 pm (UTC)
Согласен, поправил.
( 68 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Powered by LiveJournal.com