20. Поясните цепь преобразований уравнений (2.21)−(2.25)?

21. Объясните переход от энергии к летаргии?

22. Используя рис. 2.4, поясните одну из причин невозможности осуществления

цепной реакции на четно-четных ядрах?

На рис. 2.4 представлен спектр мгновенных нейтронов деления в энер-

гетической шкале и в шкале летаргии. Следует отметить [5], что доля

нейтронов с энергией E >1 МэВ приблизительно равна 70%, а это оз-

начает, что около 30% возникающих мгновенных нейтронов не могут

вызвать деление порогово-делящихся четно-четных ядер. В этом состо-

ит одна из причин невозможности осуществления цепной реакции на

четно-четных ядрах.

23. Какой спектр описывается формулой Уатта и что уточняет поправочный

множитель к этой формуле?

Для описания спектра мгновенных нейтронов используются раз-

личные аппроксимации, из которых наиболее употребительной является

формула Уатта: S (E) = C exp(−E)sh( )

Анализ экспериментальных данных.

24. Поясните составляющие стационарного уравнения замедления в многокомпонентной среде?

где F (u) = Σ(u)Φ (u) − полное число взаимодействий нейтронов в данном

фазовом объеме; F sl (u) = Σsl (u)Φ (u) число упругих взаимодействий нейтронов на ядрах l-итого компонента среды; exp [−( u− u′)]/1− αl функци

распределения нейтронов по энергии упруго рассеянных нейтронов на l-

итом компоненте; α₁=(A₁-1)²/(A₁+1)²- ступенька замедления в энерге-

тической шкале; δ(u) − дельта-функция Дирака.

25. Какой спектр называют спектром замедления Ферми на водороде и как он

связан со стационарным уравнением замедления в многокомпонентной сре-

де?

Ф(u)=1/s(u) , Ф(E)=1/Es(E) 1/E спектр замедления Ферми

F_s(u)= s(u) Ф(u)=1 при u≥0

26. Запишите уравнение спектра Ферми для тяжелого однокомпонентного непо-

глощающего замедлителя, почему его называют асимптотическим?

Ф(E)=1/Eζ₁_ls(E) спектр устанавливается не сразу, а асимптотически при u ≥ 3q

27. Почему в случае пренебрежимо малого поглощения с повышением температуры среды неравномерность в распределении Φ (E) существенно уменьшается (рис. 2.7) – попытайтесь объяснить.

поскольку нейтроны приходят в тепловую область, замедляясь, а медленные нейтроны

более интенсивно поглощаются, то быстрых нейтронов будет больше, чем по распределению Максвелла, а холодных меньше.

28. Что вызывает отклонение спектра нейтронов в реакторах от максвелловского

спектра?

29. Для чего вводится температура неgйтронного газа?

30. Какой дополнительный фактор необходимо учитывать при рассмотрении ре-

актора, топливо которого со временем меняет свой состав?

31. Какие изменения в спектр запаздывающих нейтронов вносит присутствие в

реакторе тяжелой воды или бериллия?

возникает дополнительный источник запаздывающих нейтронов в результате действия γ -квантов продуктов деления. Порог (γ,n)-реакции для D равен 2,226 МэВ, а для 9Be − 1,666 МэВ.

32. Расскажите о двух основных типах экспериментальных методов измерения

спектров.

Экспериментальные методы измерения спектров нейтронов условно

можно разбить на два типа: дифференциальные, в которых получают

спектр в виде непрерывной функции, и методы, основанные на измерении

некоторых средних спектральных характеристик. Очевидно, что экспери-

менты первого типа более информативные, но, как правило, более дорого-

стоящие, громоздкие, сильнее искажающие поток нейтронов.

33. В чем заключается принцип метода времени пролета?

Наиболее «прямой» и точный метод – метод времени пролета.

Суть метода заключается в измерении времени пролета нейтроном не-

которого фиксированного расстояния – пролетной базы, откуда легко

рассчитать скорость и энергию нейтрона.

34. Какие отрицательные черты метода времени пролёта вам известны?

самый дорогой метод, к тому же он не позволяет проводить измерения внутри реактора без нарушения его конструкции и обладает малой эффективностью.

35. В чем заключается суть метода протонов отдачи?

При упругом рассеянии быстрых нейтронов на

водороде возникают протоны отдачи, энергия которых p E однозначно

связана с начальной энергией нейтрона E и углом между траекториями

движения нейтрона до рассеяния и траекторией протона: = ⋅ cos2 ϕ p E E .

Следовательно, измеряя энергию протона и угол ϕ можно определить Е .

36. Какая разновидность метода протонов отдачи наиболее распространена, суть,

основное уравнение?

наибольшее применение нашел интегральный метод, в котором фиксируется только энергия рассеянного протона. В этом случае энергетический спектр протонов отдачи описывается прямоугольным равновероятным распределением в интервале энергий протона от нуля до энергии нейтрона.

N(E_p)= ε(E)dE/E

37. В чем достоинства и недостатки методов регистрации протонов отдачи?

Из достоинств этих методов нужно отметить высокую эффективность и возможность проведения внутриреакторных измерений на критических сборках; из недостатков – сложность обработки получаемой в эксперименте информации.

38. Что лежит в основе активационных методов и в чем их весомый плюс?

Активационные методы не имеют конкурентов при измерениях

спектров в активных зонах ядерных реакторов, поскольку позволяют по-

лучить информацию о спектре нейтронов в чрезвычайно широком диапа-

зоне потоков нейтронов ~10³−10¹⁵ _{нейтрон} (см2с) и их энергий (от тепловых энергий до десятков МэВ). Все измерения с помощью активационных детекторов основаны на определении активности, наведенной нейтронами в веществе детектора, выполненного в виде фольги.

39. Почему активационные методы неприменимы для узких интервалов энергий?

сложная и неоднозначная процедура восстановления спектра нейтронов, которая позволяет сделать оценку спектра лишь в широких энергетических группах.

40. Какие материалы называются ядерным сырьём?

ядерное сырье −238U, 232Th , т.е. порогово-делящиеся материалы, служащие материнским нуклидом для воспроизводства нового ядерного горючего.

41. При каком интервале энергий спектра реакторы относятся к быстрым, пока-

зать графически?

В таких реакторах спектр первичных нейтронов, вызывающих деление смягчен присутствием этих разбавителей (кривая 3) и если средняя энергия спектра находится в пределах 10 ≤ E ≤100 кэВ , то такие реакторы называют реакторами на быстрых нейтронах.

42. Какой спектр энергий у реакторов на промежуточных нейтронах, пояснить

графиком?

43. Какая температура нейтронного газа является предельной для спектра ней-

тронов, вызывающих деление?

до предела – до температуры нейтронного газа, находящегося в термодинамическом равновесии со средой.

44. Какому условию должна удовлетворять средняя энергия первичных нейтро-

нов, вызывающих деление в реакторах на тепловых нейтронах?

средняя энергия нейтронов, вызывающих деление, имеет порядок нг kT и

определяет тот предел, ниже которого средняя энергия нейтрона не мо-

жет смещаться с увеличением разбавления ядерного горючего замедли-

телем (кривая 5).

45. Как влияет на спектр реактора разбавление металлического топлива кислородом или углеродом?

присутствие ядер кислорода или углерода приводит к заметному смягчению спектра по сравнению со спектром реактора с металлическим топливом. Этот эффект в оксидном топливе оказывается более заметным по сравнению с карбидным из-за большей плотности ядер кислорода: на один атом металла приходится два атома кислорода в оксидном топливе против одного атома углерода в карбидном.

46. Каков характер спектров при различных видах охлаждения активной зоны

реактора?

Спектры нейтронов в быстрых реакторах с гелиевым охлаждением оказываются более жесткими, чем в случае натриевого охлаждения

47. Спектр каких нейтронов выражается законом 1 E , почему; для каких реак-

торов это справедливо?

Фермиевский спектр замедления 1 E в координатах графика на

рис. 2.11 должен иметь вид горизонтальных прямых, Ниже 10 кэВ потоки нейтронов быстро спадают. Таким образом, характер спектров в быстрых и тепловых реакторах сильно отличается.

48. Что называют действующим спектром поглощения т-го элемента?

зависимостью сечений от энергии и это произведение Φ (am E )Σ (E) называют действующим спектром поглощения m-го элемента.

49. Запишите уравнения, из которых определяются средняя и медианная энергии

соответствующего процесса взаимодействия.

средняя энергия E_=∫ EФ(E) Σ(E)dE/∫ Ф(E)Σ(E)dE

медианная энергия

50. Как влияют на спектр среднее сечение деления и отношение средних сечений

радиационного захвата и деления? Кроме этих характеристик применяют среднее сечение деления U238 − σ бf,8 и отношение средних сечений радиационного захвата и деления 235U − σc,5 /σ f,5 . Чем больше первая из них и меньше вторая характеристика, тем более жестким будет спектр.

51. Что называется локальными характеристиками спектра?

Усреднение здесь проводится по энергии, поэтому данные характеристики

спектра являются локальными характеристиками спектра и зависят от места

измерения

52. Как сказывается ужесточение спектра на балансе быстрых нейтронов, поло-

жительные и отрицательные стороны?

С одной стороны, ужесточение спектра − возрастание E − приво-

дит к улучшению баланса быстрых нейтронов по следующим причинам:

􀂃не вызывает заметного уменьшения сечения деления σ f у основного

делящегося нуклида, может даже несколько возрасти у 239Pu и способ-

ствует увеличению доли делений четно-четных нуклидов 240Pu и 238U

(см. рис. 2. 15);

􀂃благодаря характеру изменения отношения сечений делящегося нук-

лида ,5 ,5 σ σ c f и увеличению среднего числа мгновенных нейтронов ν

возрастает количество нейтронов на один акт поглощения в делящемся

нуклиде;

􀂃снижается среднее сечение поглощения неделящихся ядер.

С другой стороны, ужесточение спектра имеет и отрицательный

фактор, который заключается в уменьшении по абсолютной величине

доплеровского коэффициента реактивности из-за снижения числа

нейтронов, достигающих при замедлении области резонансов 238U.

Это обстоятельство особо важное, так как данный коэффициент опре-

деляет устойчивость, регулируемость, надежность и безопасность

ядерного реактора.

53. Какой физической особенностью отличаются легководные реакторы?

тесная ре-

шетка твэлов, что в первую очередь является следствием нейтронно-

физических свойств воды.

54. Как сказывается теснота решетки на спектрах быстрых и замедляющихся

нейтронов в легководных реакторах, чем это объясняется?

«Теснота» решетки (водо-урановое отноше-

ние V1 V0 ≈ 2) в свою очередь приводит к появлению ряда особенностей

спектра.

55. Чем характеризуется жесткость спектра, что называется «кадмиевой грани-

цей?

Жесткость спектра характеризуют кадмиевым индексом δ²⁵=

Cd E −энергия «кадмиевой границы», т.е. энергии, выше которой

фильтр из кадмия становится прозрачным для нейтронов

56. Какие факторы влияют на долю деления надтепловыми нейтронами?

Доля делений надтепловыми ней-

тронами зависит от топлива и тем больше, чем выше его обогащение и

меньше шаг решетки