У ядерній техніці миттєвий нейтрон — це нейтрон, який негайно випромінюється (випромінювання нейтронів) у результаті події поділу ядра, на відміну від запізнілого нейтронного розпаду, який може відбуватися в тому самому контексті, випромінюваний після бета-розпаду одним з [en] в будь-який час від кількох мілісекунд до кількох хвилин пізніше.
Миттєві нейтрони з’являються в результаті поділу нестабільного здатного до поділу або такого, що ділиться, важкого ядра майже миттєво. Існують різні визначення того, скільки часу потрібно, щоб швидко виник нейтрон. Наприклад, Міністерство енергетики США визначає миттєвий нейтрон як нейтрон, що народився в результаті поділу протягом 10-13 секунд після події поділу. Комісія з ядерного регулювання США визначає миттєвий нейтрон як нейтрон, що виникає в результаті поділу протягом 10-14 секунд. Цей викид контролюється сильною взаємодією і є надзвичайно швидким. Навпаки, так звані запізнілі нейтрони затримуються на час, пов’язаний з бета-розпадом (опосередковано слабкою взаємодією) до збудженого нукліда-попередника, після чого відбувається викид нейтронів у швидкому масштабі часу (тобто майже відразу).
Принцип
На прикладі урану-235 це ядро поглинає тепловий нейтрон, а безпосередніми масовими продуктами події поділу є два великих уламки поділу, які є залишками утвореного ядра урану-236. Ці уламки випромінюють два-три вільні нейтрони (в середньому 2,5), які називаються миттєвими нейтронами. Подальший фрагмент поділу іноді проходить стадію радіоактивного розпаду, що дає додатковий нейтрон, який називається запізнілим нейтроном. Ці уламки поділу, що випромінюють нейтрони, називаються атомами-попередниками запізнілих нейтронів .
Запізнілі нейтрони пов'язані з бета-розпадом продуктів поділу. Після швидкого випромінювання нейтронів поділу залишкові осколки все ще багаті нейтронами і проходять ланцюг бета-розпаду. Чим більш багатий нейтронами фрагмент, тим енергійнішим і швидшим буде бета-розпад. У деяких випадках доступна енергія при бета-розпаді є достатньо високою, щоб залишити залишкове ядро в такому сильно збудженому стані, через що відбувається викид нейтронів замість гамма-випромінювання .
Група | Напіврозпад (с) | Стала розпаду (с−1) | Енергія (кЕв) | Частка | Вихід запізнілих нейтронів | |
---|---|---|---|---|---|---|
з усіх поділів | з цієї групи | |||||
1 | 55.72 | 0.0124 | 250 | 0.000215 | 0.00052 | 2.4 |
2 | 22.72 | 0.0305 | 560 | 0.001424 | 0.00346 | 2.4 |
3 | 6.22 | 0.111 | 405 | 0.001274 | 0.00310 | 2.4 |
4 | 2.30 | 0.301 | 450 | 0.002568 | 0.00624 | 2.4 |
5 | 0.610 | 1.14 | — | 0.000748 | 0.00182 | 2.4 |
6 | 0.230 | 3.01 | — | 0.000273 | 0.00066 | 2.4 |
Всього | 0.0065 | 0.0158 | 2.4 |
Значення в фундаментальних дослідженнях ядерного поділу
Стандартне відхилення остаточного розподілу кінетичної енергії як функції маси кінцевих осколків від низькоенергетичного поділу урану-234 та урану-236 представляє пік навколо області мас легких уламків і інший в області мас важких осколків. Моделювання цих експериментів методом Монте-Карло свідчить про те, що ці піки утворюються в результаті швидкого випромінювання нейтронів. Цей ефект швидкого випромінювання нейтронів не забезпечує первинного масового та кінетичного розподілу, що важливо для вивчення динаміки поділу від сідлаової точки до точки розриву.
Значення в ядерних реакторах
Якби ядерний реактор став миттєво критичним - навіть дуже незначно - кількість нейтронів і вихідна потужність зростали б експоненціально з високою швидкістю. Час відгуку механічних систем, таких як стрижні керування, занадто повільний, щоб пом’якшити такий стрибок потужності. Контроль зростання потужності буде залишено на його внутрішніх факторах фізичної стабільності, як-от теплове розширення активної зони або збільшення резонансного поглинання нейтронів, які зазвичай мають тенденцію до зниження реакційної здатності реактора при підвищенні температури; але реактор ризикує бути пошкодженим або знищеним теплом.
Однак завдяки запізнілим нейтронам можна залишити реактор у підкритичному стані, що стосується лише миттєвих нейтронів: запізнілі нейтрони приходять на мить пізніше, якраз вчасно, щоб підтримати ланцюгову реакцію, коли вона затухає. У цьому режимі загальне виділення нейтронів все ще зростає в геометричній прогресії, але в часовому масштабі, який регулюється затримкою вироблення нейтронів, яке досить повільне, щоб його можна було контролювати (так само, як інакше нестабільний велосипед можна збалансувати, оскільки рефлекси людини досить швидкі на часовий масштаб його нестабільності). Таким чином, розширюючи межі непрацездатності та надкритичності та надаючи більше часу для регулювання реактора, затримка нейтронів є важливою для [en] і навіть для реакторів, які потребують активного контролю.
Визначення частки
Частка виходу попередника β визначається як:
- []
і дорівнює 0,0064 для U-235.
Частка запізнілих нейтронів (DNF) визначається як:
Ці два фактори, β і DNF, майже однакові, але не зовсім; вони відрізняються у випадку швидкої (швидшої за час розпаду атомів-попередників) зміни кількості нейтронів у реакторі.
Інша концепція — це ефективна частка запізнілих нейтронів β eff, яка є часткою запізнілих нейтронів, зваженою (за простором, енергією та кутом) на суміжний потік нейтронів. Ця концепція виникає через те, що сповільнені нейтрони випромінюються з енергетичним спектром, ближчим до теплового порівняно з миттєвими нейтронами. Для палива з низьким вмістом збагаченого урану, що працює на спектрі теплових нейтронів, різниця між середньою та ефективною частками запізнілих нейтронів може досягати [en].
Див. також
Примітки
- (PDF), DOE Fundamentals Handbook - Nuclear Physics and Reactor Theory, DOE-HDBK-1019/1-93, U.S. Department of Energy, January 1993, с. 29 (p. 133 of .pdf format), архів оригіналу (PDF) за 22 березня 2021, процитовано 15 травня 2022
- Mihalczo, John T. (19 листопада 2004), Radiation Detection From Fission (PDF), Radiation Detection From Fission, ORNL/TM-2004/234, Oak Ridge National Laboratory, с. 1 (p. 11 of .pdf format)
- Lamarsh, John R. (1975). Introduction to nuclear engineering (вид. 1). Reading, MA: Addison-Wesley Publishing Company. с. 73. ISBN . OCLC 643602942. OL 5044744M.
- McKown, D. M.; Millard Jr., H. T. (1987). Determination of Uranium and Thorium by Delayed Neutron Counting. У Baedecker, Philip A. (ред.). (PDF). U.S. Geological Survey Bulletin. Т. 1770. United States Geological Survey. с. H12. Архів оригіналу (PDF) за 19 січня 2022. Процитовано 15 травня 2022.
- R. Brissot, J.P. Boucquet, J. Crançon,C.R. Guet, H.A. Nifenecker. and Montoya, M., "Kinetic-Energy Distribution for Symmetric Fission of 235U", Proc. of a Symp. On Phys. And Chem. Of Fission, IAEA. Vienna, 1980 (1979)
- Montoya, M.; Saettone, E.; Rojas, J. (2007). Effects of Neutron Emission on Fragment Mass and Kinetic Energy Distribution from Thermal Neutron-Induced Fission of 235U. AIP Conference Proceedings. 947: 326—329. arXiv:0711.0954. doi:10.1063/1.2813826.
- Montoya, M.; Saettone, E.; Rojas, J. (2007). (PDF). Revista Mexicana de Física. 53 (5): 366—370. arXiv:0709.1123. Bibcode:2007RMxF...53..366M. Архів оригіналу (PDF) за 31 травня 2022. Процитовано 15 травня 2022.
- Montoya, M.; Rojas, J.; Lobato, I. (PDF). Revista Mexicana de Física. 54 (6): 440. Архів оригіналу (PDF) за 5 лютого 2009. Процитовано 20 лютого 2009.
- Talamo, A.; Gohar, Y.; Division, Nuclear Engineering (29 липня 2010). Deterministic and Monte Carlo Modeling and Analyses of Yalina-Thermal Subcritical Assembly. 991100.
Посилання
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U yadernij tehnici mittyevij nejtron ce nejtron yakij negajno viprominyuyetsya viprominyuvannya nejtroniv u rezultati podiyi podilu yadra na vidminu vid zapiznilogo nejtronnogo rozpadu yakij mozhe vidbuvatisya v tomu samomu konteksti viprominyuvanij pislya beta rozpadu odnim z en v bud yakij chas vid kilkoh milisekund do kilkoh hvilin piznishe Mittyevi nejtroni z yavlyayutsya v rezultati podilu nestabilnogo zdatnogo do podilu abo takogo sho dilitsya vazhkogo yadra majzhe mittyevo Isnuyut rizni viznachennya togo skilki chasu potribno shob shvidko vinik nejtron Napriklad Ministerstvo energetiki SShA viznachaye mittyevij nejtron yak nejtron sho narodivsya v rezultati podilu protyagom 10 13 sekund pislya podiyi podilu Komisiya z yadernogo regulyuvannya SShA viznachaye mittyevij nejtron yak nejtron sho vinikaye v rezultati podilu protyagom 10 14 sekund Cej vikid kontrolyuyetsya silnoyu vzayemodiyeyu i ye nadzvichajno shvidkim Navpaki tak zvani zapiznili nejtroni zatrimuyutsya na chas pov yazanij z beta rozpadom oposeredkovano slabkoyu vzayemodiyeyu do zbudzhenogo nuklida poperednika pislya chogo vidbuvayetsya vikid nejtroniv u shvidkomu masshtabi chasu tobto majzhe vidrazu PrincipNa prikladi uranu 235 ce yadro poglinaye teplovij nejtron a bezposerednimi masovimi produktami podiyi podilu ye dva velikih ulamki podilu yaki ye zalishkami utvorenogo yadra uranu 236 Ci ulamki viprominyuyut dva tri vilni nejtroni v serednomu 2 5 yaki nazivayutsya mittyevimi nejtronami Podalshij fragment podilu inodi prohodit stadiyu radioaktivnogo rozpadu sho daye dodatkovij nejtron yakij nazivayetsya zapiznilim nejtronom Ci ulamki podilu sho viprominyuyut nejtroni nazivayutsya atomami poperednikami zapiznilih nejtroniv Zapiznili nejtroni pov yazani z beta rozpadom produktiv podilu Pislya shvidkogo viprominyuvannya nejtroniv podilu zalishkovi oskolki vse she bagati nejtronami i prohodyat lancyug beta rozpadu Chim bilsh bagatij nejtronami fragment tim energijnishim i shvidshim bude beta rozpad U deyakih vipadkah dostupna energiya pri beta rozpadi ye dostatno visokoyu shob zalishiti zalishkove yadro v takomu silno zbudzhenomu stani cherez sho vidbuvayetsya vikid nejtroniv zamist gamma viprominyuvannya Dani zapiznilih nejtroniv dlya teplovogo podilu v urani 235 Grupa Napivrozpad s Stala rozpadu s 1 Energiya kEv Chastka Vihid zapiznilih nejtronivz usih podiliv z ciyeyi grupi1 55 72 0 0124 250 0 000215 0 00052 2 42 22 72 0 0305 560 0 001424 0 00346 2 43 6 22 0 111 405 0 001274 0 00310 2 44 2 30 0 301 450 0 002568 0 00624 2 45 0 610 1 14 0 000748 0 00182 2 46 0 230 3 01 0 000273 0 00066 2 4Vsogo 0 0065 0 0158 2 4Znachennya v fundamentalnih doslidzhennyah yadernogo podiluStandartne vidhilennya ostatochnogo rozpodilu kinetichnoyi energiyi yak funkciyi masi kincevih oskolkiv vid nizkoenergetichnogo podilu uranu 234 ta uranu 236 predstavlyaye pik navkolo oblasti mas legkih ulamkiv i inshij v oblasti mas vazhkih oskolkiv Modelyuvannya cih eksperimentiv metodom Monte Karlo svidchit pro te sho ci piki utvoryuyutsya v rezultati shvidkogo viprominyuvannya nejtroniv Cej efekt shvidkogo viprominyuvannya nejtroniv ne zabezpechuye pervinnogo masovogo ta kinetichnogo rozpodilu sho vazhlivo dlya vivchennya dinamiki podilu vid sidlaovoyi tochki do tochki rozrivu Znachennya v yadernih reaktorahYakbi yadernij reaktor stav mittyevo kritichnim navit duzhe neznachno kilkist nejtroniv i vihidna potuzhnist zrostali b eksponencialno z visokoyu shvidkistyu Chas vidguku mehanichnih sistem takih yak strizhni keruvannya zanadto povilnij shob pom yakshiti takij stribok potuzhnosti Kontrol zrostannya potuzhnosti bude zalisheno na jogo vnutrishnih faktorah fizichnoyi stabilnosti yak ot teplove rozshirennya aktivnoyi zoni abo zbilshennya rezonansnogo poglinannya nejtroniv yaki zazvichaj mayut tendenciyu do znizhennya reakcijnoyi zdatnosti reaktora pri pidvishenni temperaturi ale reaktor rizikuye buti poshkodzhenim abo znishenim teplom Odnak zavdyaki zapiznilim nejtronam mozhna zalishiti reaktor u pidkritichnomu stani sho stosuyetsya lishe mittyevih nejtroniv zapiznili nejtroni prihodyat na mit piznishe yakraz vchasno shob pidtrimati lancyugovu reakciyu koli vona zatuhaye U comu rezhimi zagalne vidilennya nejtroniv vse she zrostaye v geometrichnij progresiyi ale v chasovomu masshtabi yakij regulyuyetsya zatrimkoyu viroblennya nejtroniv yake dosit povilne shob jogo mozhna bulo kontrolyuvati tak samo yak inakshe nestabilnij velosiped mozhna zbalansuvati oskilki refleksi lyudini dosit shvidki na chasovij masshtab jogo nestabilnosti Takim chinom rozshiryuyuchi mezhi nepracezdatnosti ta nadkritichnosti ta nadayuchi bilshe chasu dlya regulyuvannya reaktora zatrimka nejtroniv ye vazhlivoyu dlya en i navit dlya reaktoriv yaki potrebuyut aktivnogo kontrolyu Viznachennya chastkiChastka vihodu poperednika b viznachayetsya yak b atomi poperednikinegajni nejtroni atomi poperedniki displaystyle beta frac mbox atomi poperedniki mbox negajni nejtroni mbox atomi poperedniki dzherelo i dorivnyuye 0 0064 dlya U 235 Chastka zapiznilih nejtroniv DNF viznachayetsya yak DNF zapiznili nejtroninegajni nejtroni zapiznili nejtroni displaystyle DNF frac mbox zapiznili nejtroni mbox negajni nejtroni mbox zapiznili nejtroni Ci dva faktori b i DNF majzhe odnakovi ale ne zovsim voni vidriznyayutsya u vipadku shvidkoyi shvidshoyi za chas rozpadu atomiv poperednikiv zmini kilkosti nejtroniv u reaktori Insha koncepciya ce efektivna chastka zapiznilih nejtroniv b eff yaka ye chastkoyu zapiznilih nejtroniv zvazhenoyu za prostorom energiyeyu ta kutom na sumizhnij potik nejtroniv Cya koncepciya vinikaye cherez te sho spovilneni nejtroni viprominyuyutsya z energetichnim spektrom blizhchim do teplovogo porivnyano z mittyevimi nejtronami Dlya paliva z nizkim vmistom zbagachenogo uranu sho pracyuye na spektri teplovih nejtroniv riznicya mizh serednoyu ta efektivnoyu chastkami zapiznilih nejtroniv mozhe dosyagati en Div takozhMittyeva kritichnist Kritichna masa Lancyugova yaderna reakciyaPrimitki PDF DOE Fundamentals Handbook Nuclear Physics and Reactor Theory DOE HDBK 1019 1 93 U S Department of Energy January 1993 s 29 p 133 of pdf format arhiv originalu PDF za 22 bereznya 2021 procitovano 15 travnya 2022 Mihalczo John T 19 listopada 2004 Radiation Detection From Fission PDF Radiation Detection From Fission ORNL TM 2004 234 Oak Ridge National Laboratory s 1 p 11 of pdf format Lamarsh John R 1975 Introduction to nuclear engineering vid 1 Reading MA Addison Wesley Publishing Company s 73 ISBN 978 0 201 04160 6 OCLC 643602942 OL 5044744M McKown D M Millard Jr H T 1987 Determination of Uranium and Thorium by Delayed Neutron Counting U Baedecker Philip A red PDF U S Geological Survey Bulletin T 1770 United States Geological Survey s H12 Arhiv originalu PDF za 19 sichnya 2022 Procitovano 15 travnya 2022 R Brissot J P Boucquet J Crancon C R Guet H A Nifenecker and Montoya M Kinetic Energy Distribution for Symmetric Fission of 235U Proc of a Symp On Phys And Chem Of Fission IAEA Vienna 1980 1979 Montoya M Saettone E Rojas J 2007 Effects of Neutron Emission on Fragment Mass and Kinetic Energy Distribution from Thermal Neutron Induced Fission of 235U AIP Conference Proceedings 947 326 329 arXiv 0711 0954 doi 10 1063 1 2813826 Montoya M Saettone E Rojas J 2007 PDF Revista Mexicana de Fisica 53 5 366 370 arXiv 0709 1123 Bibcode 2007RMxF 53 366M Arhiv originalu PDF za 31 travnya 2022 Procitovano 15 travnya 2022 Montoya M Rojas J Lobato I PDF Revista Mexicana de Fisica 54 6 440 Arhiv originalu PDF za 5 lyutogo 2009 Procitovano 20 lyutogo 2009 Talamo A Gohar Y Division Nuclear Engineering 29 lipnya 2010 Deterministic and Monte Carlo Modeling and Analyses of Yalina Thermal Subcritical Assembly 991100 Posilannya