Нейтронный поток в реакторе без отражателя и с отражателем

Утечка нейтронов через поверхность активной зоны во внешних частях реактора уменьшает плотность нейтронов, что приводит к неравномерности распределения нейтронного потока. Максимальное значение Ф имеет место в геометрическом центре активной зоны и постепенно уменьшается к границам.

Точный характер распределения потока зависит от формы и размеров реактора. В гомогенном реакторе без отражателя распределение Ф определяется для трех осей активной зоны в виде параллелепипеда, для оси цилиндрической активной зоны- косинусоидой, для сферы выражается функцией , а для радиального распределения в цилиндре- функцией Бесселя нулевого порядка. Для приближенных вычислений во всех случаях можно считать распределение Ф подчиняющимся закону косинуса.

Характер распределения нейтронного потока.

Для гетерогенных реакторов распределение Ф тоже и определяется по тем же формулам, только внутри стержней наблюдается «выдавливание» тепловых.

С целью экономии делящегося вещества реактор окружается отражателем. При этом общая утечка нейтронов уменьшается, так как некоторая часть вышедших из реактора нейтронов отражается внутрь активной зоны. Таким образом, применение отражателя позволяет уменьшить объем (массу) активной зоны при сохранении постоянным к_эфф или повысить к_эфф при неизменном объеме (массе) активной зоны.

Не менее важная роль отражателя для энергетических реакторов состоит в существенном выравнивании распределения Ф в объеме активной зоны. Это приводит к существенному повышению Ф_ср и энерговыделения, а следовательно, к повышению мощности реактора без увеличения его габаритов.

Появление max за счет утечки тепловых +

замедление быстрых в отражателе. А

быстрых утечка больше, чем утечка тепло

вых. Поглощение тепловых в отража- теле намного меньше, чем в активной

зоне, так как нет горючего и конструкци-

онных материалов.

Величина max Ф в отражателе тем больше, чем сильнее замедляет отражатель и чем меньше L² в активной зоне, то есть чем больше поглощает тепловых нейтронов активная зона. В случае очень хорошего отражателя max Ф, возникающего в нем, может превысить значение Ф в центре активной зоны. Вероятность возвращения нейтрона из отражателя в активную зону тем больше, чем меньше средняя глубина, на которую проникает из активной зоны в отражатель до первого столкновения, то есть чем меньше λ_s (средняя длина свободного пробега в отражателе). С уменьшением λ_s уменьшается вероятность поглощения при его возвращении в активную зону. Чем меньше λ_s, тем под большим сферическим углом ψ видна из точки первого. активная зона, тем больше вероятность возвращения в активную зону.

Кроме малой длины рассеивания λ_s отражатель должен иметь малое сечение поглощения , чтобы свести к минимуму непроизвольный захват тепловых в веществе отражателя. Наконец, в виду того, что покидающие активную зону быстрые выгодно возвращать в нее уже тепловыми, материал отражателя обладать эффективными замедляющими свойствами, то есть большим логарифмическим декрементом энергии на 1 столкновение.

То есть материал отражателя должен иметь высокое значение комплекса

Таким образом к материалу отражателя предъявляются те же требования, что и к замедлителю. Поэтому применяются те же материалы, то есть графит, бериллий, окись бериллия, тяжелая вода.. В случае легководяного отражателя- концентр. Стальные листы, между которыми легкая вода.

Изменение критических размеров реактора, вызванное применением отражателя, учитывается max, называемый эффективной добавкой. Под ней понимают уменьшение половины размера симметричного реактора вследствие наличия отражателя. Например, для цилиндрического реактора добавки вследствие наличия бокового и торцевого отражателей равны:

δ_б = R₀- R, см, δ_Т= ½Н₀- ½Н, см,

где Н₀,R₀-без отражателя.

Характеристикой вещества как отражателя является коэффициент отражения нейтронов- альбедо, равный отношению числа нейтронов, возвращающихся в активную зону, к числу нейтронов, падающих на отражатель. Он зависит не только от вещества, его толщины, но и от геометрии активной зоны (цилиндр, сфера и т.п.).

Вещество	Альбедо
вода	0,821
тяжелая вода	0,968
бериллий	0,889
графит	0,93

Вычисления показывают, что при толщине отражателя равное 1,5 длинам миграции, то есть при

, см

Отражатель по своему воздействию на критические размеры активной зоны практически не отличается от бесконечно толстого отражателя. Рациональная толщина отражателя не должна превышать указанной величины (Н₂О- 15см; D₂О- 150см; Ве- 40см; ВеО- 50см; С- 80см)- предельная эффективность отражателя при этих толщинах.

к_эфф реактора с отражателем определяется по той же формуле, что и без отражателя:

Однако при расчете В² фактические полуразмеры активной зоны увеличиваются на величину эффективной добавки. Для цилиндрического реактора:

, (см^-2)

Где Нٰ=Н+2δ; Rٰٰ=R+δ

То есть реактор в расчетах рассматривается как без отражателя, размеры которого больше активной зоны фактического реактора на величину эффективной надбавки.

Ошибка в определении δ в 20/30% дает при вычислении к_эфф ошибку всего в 2%.

Дата добавления: 2015-06-04