Skip to main content
Вся фізика

Лекції з ядерної фізики

Курс фізики ядерного реактора: від будови речовини та характеристик атомних ядер — до енергії зв'язку й закономірностей радіоактивного розпаду, далі до нейтронних реакцій (поділу, сповільнення, поглинання) і до того, що відбувається в реакторі під час роботи.

Друга половина курсу практична: умови критичності, нейтронний цикл у тепловому реакторі, отруєння ксеноном і самарієм, ефективність стрижнів-поглиначів та їх градуювання, борне регулювання.

Лекції пронумеровано, і вони спираються одна на одну. Матеріал розраховано на студентів та інженерів, але перші лекції — про будову атома і ядра — доступні й без спеціальної підготовки.

Зміст

  1. Будова речовини. Фізичні основи отримання ядерної енергії
  2. Будова й характеристики атомів
  3. Будова ядер і властивості ядерних сил
  4. Енергія зв'язку та стійкість ядер
  5. Закономірність і характеристики радіоактивного розпаду
  6. Основні типи нейтронних реакцій у ядерному реакторі
  7. Особливості реакції поділу та їхнє практичне значення
  8. Основні характеристики нейтронних полів
  9. Основні характеристики нейтронних полів (продовження)
  10. Швидкості нейтронних реакцій та їхні характеристики
  11. Співвідношення мікроперерізів одного нукліда
  12. Умови здійснення критичності реактора
  13. Нейтронний цикл у тепловому ядерному реакторі
  14. Нейтронний цикл і характеристики його фізичних процесів
  15. Ядерне паливо
  16. Сповільнювач
  17. Теплоносій
  18. Параметри структури активних зон гетерогенних ЕЯР
  19. Загальні початкові міркування
  20. Макропереріз розсіяння речовини
  21. Характеристики сповільнювальних властивостей речовин
  22. Середньологарифмічний декремент енергії
  23. Сповільнювальна здатність речовини
  24. Коефіцієнт сповільнення речовини
  25. Число розсіянь, потрібне для сповільнення нейтронів до теплового рівня
  26. Порівняння характеристик найкращих природних сповільнювачів
  27. Вік нейтронів у середовищі
  28. Анізотропія розсіяння та її міра
  29. Транспортна довжина і транспортний макропереріз середовища
  30. Довжина сповільнення та вік нейтронів у середовищі
  31. Залежності τт від температури й тиску
  32. Рівняння віку Фермі та його розв'язок
  33. Густина сповільнення нейтронів
  34. Рівняння віку Фермі
  35. Розв'язання рівняння віку
  36. Імовірність уникнення витоку нейтронів, що сповільнюються
  37. Спектр сповільнюваних нейтронів (спектр Фермі) у гомогенному непоглинальному середовищі
  38. Час сповільнення нейтронів у середовищі активної зони
  39. Стислі висновки до розділу 5
  40. Вступ до розділу 6
  41. Закон дифузії теплових нейтронів і довжина дифузії
  42. Нейтронний газ і його температура
  43. 6.1.2. Закон дифузії теплових нейтронів
  44. 6.1.3. Час дифузії теплових нейтронів
  45. 6.1.4. Довжина дифузії
  46. 6.1.5. Залежності довжини дифузії речовин від температури і тиску
  47. 6.2. Швидкість витоку теплових нейтронів з одиничного об'єму
  48. 6.3. Хвильове рівняння, рівняння критичності реактора і величина імовірності уникнення витоку теплових нейтронів
  49. 6.3.1. Хвильове рівняння (рівняння Гельмгольца)
  50. 6.3.2. Рівняння критичності реактора
  51. 6.3.3. Імовірність уникнення витоку теплових нейтронів
  52. 6.4. Геометричний параметр циліндричного реактора без відбивача і поле теплових нейтронів у ньому
  53. 6.4.1. Граничні умови для розв'язання хвильового рівняння
  54. 6.4.2. Результат розв'язання хвильового рівняння для циліндричної гомогенної активної зони
  55. 6.4.3. Вираз для геометричного параметра циліндричної активної зони
  56. 6.4.4. Оптимальне співвідношення розмірів циліндричної активної зони
  57. Стислі висновки до розділу 6
  58. 7.1. Константа η
  59. 7.1.1. Загальний вираз для η
  60. 7.1.2. Величини константи η в однокомпонентних паливах
  61. 7.1.3. Величина константи η у дво- і багатокомпонентних паливах
  62. 7.1.4. Залежність величини η від температури
  63. 7.2. Коефіцієнт використання теплових нейтронів
  64. 7.2.1. Величина θ у гомогенному середовищі з ²³⁵U і сповільнювача
  65. 7.2.2. Величина θ в гетерогенній двозонній циліндричній комірці, що складається з циліндричного паливного блока
  66. 7.2.3. Величина θ в циліндричній двозонній комірці з паливним блоком складного складу
  67. 7.2.4. Знаходження коефіцієнта використання теплових нейтронів у багатозонних комірках реальних енергетичних теплових реакторів
  68. 7.2.5. Знаходження θ у складніших багатозонних комірках
  69. 7.2.6. Залежності величини θ від чинників, що її визначають
  70. Стислі висновки до розділу 7
  71. 8.1. Коефіцієнт розмноження на швидких нейтронах
  72. 8.1.1. Визначення ε та короткий вступ
  73. 8.1.2. Величина ε у циліндричному блоці з природного металевого урану
  74. 8.1.3. Величина ε у "рідкій" уран-водній ґратці твелів
  75. 8.1.4. Величина ε в "тісних" уран-водних ґратках твелів
  76. 8.2. Імовірність уникнення резонансного захоплення
  77. 8.2.1. Визначення й загальні поняття
  78. 8.1.5. Чинники, що визначають величину ε в теплових реакторах
  79. 8.2.2. Величина φ в гомогенних розмножувальних середовищах
  80. 8.2.3. Величина φ в гетерогенних системах
  81. 8.2.4. Ефект Доплера і вплив температури палива на величину φ
  82. 8.2.5. Чинники, що визначають величину φ
  83. Стислі висновки до розділу 8
  84. 9.1. Відбивач теплового реактора
  85. 9.1.1.Призначення
  86. 9.1.2. Фізичний механізм дії відбивача
  87. 9.2. Ефективна добавка (δе)
  88. 9.2.1. Визначення
  89. 9.2.2. Залежність величини δе від товщини відбивача
  90. 9.3. Геометричний параметр і поле теплових нейтронів у гомогенній циліндричній активній зоні з відбивачем
  91. 9.2.3. Фізичні основи конструкції відбивачів у реальних ЕЯР
  92. 9.4. Особливості нейтронного поля в гетерогенному реакторі з відбивачем
  93. 9.5. Показники нерівномірності нейтронного поля в реакторах і методи зниження нерівномірності
  94. 9.5.1. Показники нерівномірності
  95. 9.5.2. Заходи щодо зменшення нерівномірності поля теплових нейтронів
  96. Стислі висновки до розділу 9
  97. 10.1. Температурний ефект і температурний коефіцієнт реактивності реактора
  98. 10.1.1. Температурний ефект реактивності реактора.
  99. 10.1.2. Три характерні для ВВР типу криві температурного ефекту.
  100. 10.1.3. Температурний коефіцієнт реактивності реактора.
  101. 10.2. Умова стійкості енергетичного реактора.
  102. 10.3. Чим визначається форма кривої ТЕР реактора?
  103. 10.4. Умовні складові ТЕР і ТКР
  104. 10.4.2. Умови переважного прояву ГТЕР і ЯТЕР в енергетичних реакторах
  105. 10.5. Матеріальні складові ТЕР (ТКР) реактора
  106. 10.5.1. Матеріальні складові ТЕР реакторів типу ВВЕР
  107. Вступ
  108. 11.1 Елементарна кінетика теплового реактора
  109. 11.2. Середній час життя покоління нейтронів у тепловому реакторі
  110. 11.3. Період реактора, період подвоєння потужності та їх взаємозв'язок
  111. 12.1. Система диференціальних рівнянь кінетики реактора з урахуванням шести груп запізнілих нейтронів.
  112. 12.1.1. Диференціальне рівняння швидкості зміни густини нейтронів.
  113. 12.1.2. Диференціальні рівняння швидкостей зміни ефективних концентрацій попередників запізнілих нейтронів шести груп.
  114. 12.1.3. Розв'язання системи диференціальних рівнянь кінетики
  115. 12.1.4. Рівняння зворотних годин.
  116. 12.2. Перехідні процеси при повідомленні реактору від'ємної реактивності
  117. 12.2.1. Характер перехідних процесів n(t) при ρ < 0.
  118. 12.2.2. Величина початкового стрибка при від'ємних реактивностях.
  119. 12.2.3. Граничний темп зниження потужності реактора після завершення початкового стрибка.
  120. 12.3. Перехідні процеси при наданні реактору додатних реактивностей
  121. 12.3.1. Загальний характер перехідних процесів при ρ > 0.
  122. 12.3.2. Миттєва критичність реактора - джерело ядерної небезпеки.
  123. 12.4. Особливості перехідних процесів при повідомленні реактору малих і великих реактивностей
  124. 12.4.2. Великі реактивності.
  125. 12.5. Як керують реактором на малих рівнях потужності?
  126. 12.5.1. Якщо потрібно збільшити рівень потужності реактора
  127. 12.5.2. Якщо потрібно зменшити рівень потужності реактора
  128. 12.5.3. Автоматична стабілізація потужності реактора.
  129. Вступ
  130. 13.1. Джерела нейтронів у підкритичному реакторі. Лекції з ядерної фізики
  131. 13.2. Усталена густина нейтронів у підкритичному реакторі
  132. 13.3. Перехідні процеси при змінах ступеня підкритичності реактора
  133. 13.4. Час практичного встановлення підкритичної густини нейтронів у реакторі після стрибкоподібної зміни ступеня підкрити
  134. 13.5. Процедура ступінчастого пуску та ядерна безпека реактора
  135. Поняття загального й оперативного запасу реактивності реактора
  136. 15.1. Диференціальне рівняння вигоряння урану-235
  137. 15.2. Енерговироблення реактора (W)
  138. 15.3. Втрати запасу реактивності з вигорянням палива
  139. 15.4. Основні характеристики вигоряння
  140. 16.1. Кількісні міри шлакування
  141. 16.2. Кінетика зростання втрат реактивності внаслідок шлакування.
  142. 17.1. Схема утворення й убування вторинного палива
  143. 17.2. Система диференціальних рівнянь відтворення плутонію-239
  144. 17.3. Зростання запасу реактивності з відтворенням плутонію-239
  145. 17.4. Коефіцієнт відтворення ядерного палива
  146. 18.1. Характеристики найпоширеніших вигоральних поглиначів
  147. 18.2. Чинники, що визначають швидкість вигоряння ВП.
  148. 18.3. Характер зміни реактивності за різних способів розміщення ВП
  149. 18.4. Крива енерговироблення активної зони реактора
  150. Вступ
  151. 19.1. Схема утворення і спаду ¹³⁵Xe та диференціальні рівняння отруєння реактора ксеноном
  152. 19.2.2. Величина стаціонарного отруєння ксеноном.
  153. 19.2. Стаціонарне отруєння реактора ксеноном.
  154. 19.2.1. Суть стаціонарного отруєння реактора ксеноном.
  155. 19.2.3. Залежність стаціонарного отруєння ксеноном від потужності реактора.
  156. 19.2.4. Характер зростання втрат запасу реактивності через отруєння ¹³⁵Xe первісно неотруєного реактора в перший період
  157. 19.2.5. Час настання стаціонарного отруєння реактора
  158. 19.3. Переотруєння після зупинки реактора («йодна яма»)
  159. 19.3.1. Про співвідношення швидкостей β-розпаду ¹³⁵I і ¹³⁵Xe в реакторі
  160. 19.3.2. Механізм утворення «йодної ями» після зупинки
  161. 19.3.3. Чинники, що визначають характеристики йодних ям
  162. 19.3.4. Чим небезпечна йодна яма?
  163. 19.3.5. Чим може бути неприємна йодна яма після зупинки?
  164. 19.4. Переотруєння реактора ксеноном після зміни рівня потужності
  165. 19.4.1. Характер переотруєння з переходом на нижчий рівень потужності
  166. 19.4.2. Переотруєння реактора після підвищення рівня потужності.
  167. 19.5. Розрахунок змін втрат реактивності за рахунок переотруєнь реактора.
  168. 20.1 Схема утворення-убутку ¹⁴⁹Sm і рівняння отруєння реактора самарієм.
  169. 20.2. Втрати реактивності при стаціонарному отруєнні реактора самарієм
  170. 20.3. Закономірність зростання втрат реактивності на отруєння самарієм до виходу реактора на стаціонарний рівень отруєння
  171. 20.4. Нестаціонарне переотруєння реактора самарієм після зупинення («прометієвий провал»)
  172. 20.5. Переотруєння самарієм після пуску реактора, що довго простояв
  173. 20.6. Нестаціонарне переотруєння реактора самарієм після переведення реактора на вищий або нижчий рівень потужності
  174. 21.1. Дія стрижня-поглинача, що вводиться в активну зону
  175. 21.2. Характеристика положення стрижня-поглинача в активній зоні
  176. 21.3. Поняття про інтегральну та диференціальну ефективність
  177. 21.4. Ефективний радіус стрижня-поглинача
  178. 21.5. Фізична вага центрального стрижня-поглинача повної довжини
  179. 21.6. Фізична вага нецентрального рухомого поглинача
  180. 21.7. Характеристики поглиначів – криві інтегральної та диференціальної ефективності
  181. 21.8. Зміна реактивності реактора при переміщенні стрижня
  182. 21.9. Особливості характеристик вкорочених поглиначів
  183. 21.10. Інтерференція рухомих стрижнів-поглиначів
  184. 21.11. Найпростіші методи градуювання рухомих поглиначів
  185. 21.11.1. Метод розгону
  186. 21.11.2. Метод компенсації
  187. 21.11.3. Градуювання методом «скидання»
  188. 22.1. Суть борного регулювання
  189. 22.2. Характер зміни концентрації борної кислоти в первинному контурі при водообміні
  190. 22.3. Ефективність борної кислоти
  191. 22.4. Чинники, що визначають величину диференціальної ефективності борної кислоти