Теория ядерных реакторов - Белл Д.
Скачать (прямая ссылка):
",(?)= +г У -jr (8-32)
)ГЁ Ti
Некоторые эффекты явлений интерференции и связанные с ними неопределенности рассмотрены в разд. 8.3.9.
8.1.6. РЕЗОНАНСНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ПРИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЯХ
Некоторые изотопы, которые на работу реактора, имеют большие резонансы
324
оказывают важное влияние при относительно низких энергиях, т. е. ниже 1 эв. Примерами могут служить делящиеся изотопы плутоний-239 и плутоний-241*, плутоний-240, который является сырьем для производства плутония-241, и продукты деления родий-103, ксенон-135 и самарий-149. На рис. 8.5 приведена зависимость сечений от энергии для некоторых из этих материалов в области низких энергий.
* Уран-235 имеет резонанс при энер* гии 0,28 эв, однако он очень слабый.
^ ---------------------- ------
Рис. 8.5. Типичные резонансы при энергиях нейтронов ниже 1 эв (взято из BNL-325).
Для таких хорошо разрешенных низкоэнергетических резонансов все резонансные параметры известны.
В тепловых реакторах, содержащих заметные количества отмеченных выше материалов, т. е. количества, достаточные для того, чтобы вызвать возмущение потока тепловых нейтронов, низкоэнергетические резонансы должны учитываться самым тщательным образом. В частности, при расчетах спектра тепловых нейтронов с помощью модели термализации и много группового представления этого спектра, как описано в гл. 7, необходимо учитывать детальный ход резонансных сечений поглощения.
Из-за наличия ннзкоэнергетических резонансов относительные скорости реакций деления и поглощения будут зависеть от температуры замедлителя. Следовательно, эти резонансы будут оказывать влияние на температурную зависимость реактивности.
8.2. ПАРАМЕТРЫ НЕРАЗРЕШЕННЫХ РЕЗОНАНСОВ
8.2.1. ВВЕДЕНИЕ
Экспериментально полученные резонансные параметры E0, Гп и Tx можно использовать для описания поведения измеренных сечений при достаточно низких энергиях, например ниже 4 кэв для сырьевых изотопов и ниже 50 эв для делящихся. При более высоких энергиях, т. е. в области неразрешенных резонансов, экспериментальные данные по'резонансным параметрам отсутствуют. В этом случае, чтобы получить предполагаемую резонансную структуру измеренных сечений как функций энергии нейтронов, необходимо использовать теоретические исследования. Это особенно важно для быстрых реакторов, так как большая часть нейтронов в них имеет энергии, лежащие именно в области неразрешенных резонансов.
В какой-то мере проблема определения резонансных параметров решалась с помощью метода, состоящего в экстраполяции на область более высоких энергий параметров разрешенных резонансов, измеренных при более низких энергиях.
Кроме того, для определения резонансных параметров, особенно ширины Tv, которую трудно измерить и при низких энергиях, иногда оказываются полезными результаты теоретических исследований, основанных на изучении систематических изменений резонансных параметров, особенно их зависимости от энергии нейтронов. Эти исследования включают два аспекта: во-первых, вывод ожидаемого распределения резонансных параметров, в частности ширин Гп и Гх, а также расстояния между соседними резонансами и, во-вторых, установление зависимости средних значений от энергии нейтронов и таких свойств взаимодействующих ядер, как спин и четность.
Если вся эта информация каким-либо образом получена, то можно построить гипотетическую систему резонансов, имеющих требуемые свойства. Эту систему можно затем использовать для представления области неразрешенных резонансов при расчетах влияния доплеровского уширения на реактивность и других эффектов [36]. ;
Во многих случаях, как видно из разд. 8.2.4, такой подробной системы резонансов не требуется и достаточно знать усредненные резонансные^ параметры и их зависимость от энергии.
Необходимо с самого начала отметить, что не существует количественной теории, которую можно использовать для предсказания изменений резонансных параметров. Тем не менее сочетание качественных теоретических исследований с измерениями при низких энергиях нейтронов позволяет проводить такие оценки.
В следующем разделе рассмотрены распределения ширин резонансов относительно их средних значений.
325
8.2.2. КАНАЛЫ РАСПАДА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИН УРОВНЕЙ
Ранее отмечалось, что рассматриваемые резонансы соответствуют особо выделенным энергиям (а также спину и четности) нейтрона и ядра-мишени, при которых образуется конкретное квантовое состояние составного ядра. Составное ядро образуется всильно возбужденном состоянии, так как в энергию возбуждения, равную нескольким мегаэлектронвольтам, входят энергия связи нейтрона в составном ядре и кинетическая энергия в системе центра инерции. Составное ядро может распадаться, т. е. терять свою энергию возбуждения, разными способами, которые всегда включают повторное испускание нейтрона, испускание v-кванта и иногда деление. Диаграмма энергети-
ческих уровней, описывающая возможные каналы распада составного ядра, приводится на рис. 8.6, где в качестве нулевой энергии принята суммарная энергия ядра-мишени и несвязанного покоящегося нейтрона.
