Коефіцієнт використання теплових нейтронів - це частка теплових нейтронів, поглинених нуклідами палива, що діляться під дією теплових нейтронів (235U і 239Pu), від загального числа теплових нейтронів покоління (які поглинаються всіма матеріалами активної зони).
Дифузія будь-якого теплового нейтрона, що уникнув витоку, закінчується його поглинанням, причому частина теплових нейтронів поглинається ядрами сповільнювача, інша - ядрами теплоносія, третя - у конструкційних матеріалах активної зони, четверта - ядрами розріджувача палива, п'ята - ядрами урану-238 і, нарешті, шоста - ядрами, що діляться під дією теплових нейтронів, - 235U і 239Pu. Саме ця остання частка поглинань теплових нейтронів є потенційно-творчою, бо ці поглинання мають добрі шанси завершитися поділами зазначених ядер, тоді як поглинання теплових нейтронів будь-якими іншими матеріалами активної зони закінчуються марним для справи радіаційним захопленням.
Наведене вище означення θ дано стосовно загального числа теплових нейтронів покоління, що поглинаються в активній зоні, але величину коефіцієнта використання теплових нейтронів можна виразити й безвідносно до поняття покоління нейтронів як відношення середніх швидкостей поглинання теплових нейтронів нуклідами, що діляться, і всіма матеріалами одиничного об'єму активної зони. Тому в найзагальнішому випадку:
Дифузія будь-якого теплового нейтрона, що уникнув витоку, закінчується його поглинанням, причому частина теплових нейтронів поглинається ядрами сповільнювача, інша - ядрами теплоносія, третя - у конструкційних матеріалах активної зони, четверта - ядрами розріджувача палива, п'ята - ядрами урану-238 і, нарешті, шоста - ядрами, що діляться під дією теплових нейтронів, - 235U і 239Pu. Саме ця остання частка поглинань теплових нейтронів є потенційно-творчою, бо ці поглинання мають добрі шанси завершитися поділами зазначених ядер, тоді як поглинання теплових нейтронів будь-якими іншими матеріалами активної зони закінчуються марним для справи радіаційним захопленням.
Наведене вище означення θ дано стосовно загального числа теплових нейтронів покоління, що поглинаються в активній зоні, але величину коефіцієнта використання теплових нейтронів можна виразити й безвідносно до поняття покоління нейтронів як відношення середніх швидкостей поглинання теплових нейтронів нуклідами, що діляться, і всіма матеріалами одиничного об'єму активної зони. Тому в найзагальнішому випадку:
Зображення
де індексами Rai позначено швидкості поглинання теплових нейтронів: Ra5 - ядрами 235U, Ra9 - ядрами 239Pu, Ra8 - ядрами 238U, Rap - ядрами розріджувача палива (наприклад, кисню в UO2), Raкм – ядрами конструкційних матеріалів активної зони, Raтн - ядрами теплоносія, Raз - ядрами сповільнювача.
Вираз для швидкості реакції поглинання (Rai = ∑ai Ф) нам давно відомий, але річ у тім, що в гетерогенному реакторі:
- по-перше, кожний матеріал в активній зоні займає різний за величиною (і за формою) об'єм;
- по-друге, розподіл величини густини потоку теплових нейтронів в активній зоні й в об'ємі кожного матеріалу, як уже відомо, істотно нерівномірний, а отже, середні значення густини потоку теплових нейтронів в об'ємах різних матеріалів активної зони також будуть явно різні.
Усе це робить задачу знаходження θ у гетерогенному реакторі досить непростою. Спробуймо, йдучи від простого до складного, зрозуміти, як розв'язується ця задача.
Вираз для швидкості реакції поглинання (Rai = ∑ai Ф) нам давно відомий, але річ у тім, що в гетерогенному реакторі:
- по-перше, кожний матеріал в активній зоні займає різний за величиною (і за формою) об'єм;
- по-друге, розподіл величини густини потоку теплових нейтронів в активній зоні й в об'ємі кожного матеріалу, як уже відомо, істотно нерівномірний, а отже, середні значення густини потоку теплових нейтронів в об'ємах різних матеріалів активної зони також будуть явно різні.
Усе це робить задачу знаходження θ у гетерогенному реакторі досить непростою. Спробуймо, йдучи від простого до складного, зрозуміти, як розв'язується ця задача.
- 7.2.1. Величина θ у гомогенному середовищі з 235U і сповільнювача
- 7.2.2. Величина θ у гетерогенній двозонній циліндричній комірці, що складається з циліндричного паливного блока
- 7.2.3. Величина θ у циліндричній двозонній комірці з паливним блоком складного складу
- 7.2.4. Знаходження коефіцієнта використання теплових нейтронів у багатозонних комірках реальних енергетичних теплових реакторів
- 7.2.5. Знаходження θ у складніших багатозонних комірках
- 7.2.6. Залежності величини θ від визначальних її чинників