Лекции профессора Б.С. Ишханова (2013 г.) / li_12

Числонейтронов деленияя

Радиоактивность осколков деленияделения

23592 U n 23692 U 9538Sr 13954 Xe 2n

NZ 1 0.015A2 / 3

A 95

38	Sr	Y		40	Zr	41	Nb	42	Mo
	24.4с	39	10.4м		64д		35д

A 139

54 Xe 55Cs 56 Ba La
39.7с	9.3м	83.1м

Запаздывающие нейтроны деления 87Kr

8735 Br	t1 2 55 .6			c
		70%
				n		n
6,1 МэВ				n
		30%		2,1	МэВ

8636 Kr

	76 мин.
8736 Kr	5·1010 лет

3787 R b	87
	38 Sr

Энергия деления

	Продукты распада			Энергия деления, МэВ
		Кинетическая энергия осколков		167
		Мгновенные нейтроны		5
		Электроны -распада		5
		Антинейтрино -распада		10
		Мгновенное -излучение	7
		-излучение продуктов распада	6
		Полная энергия деления	200

Изотопы U

235U	0,72%
238U	99,28%

T1/ 2 7,0 108 лет, -распад T1/ 2 4,5 109 лет, -распад

Энергия присоединения		Барьер деления
нейтрона
235U	6.5 МэВ	236U	6.0 МэВ
238U	6.0 МэВ	239U	7.0 МэВ

Реакции (n,f), (n, ), (n,n), (n,n’) на 235U,, 238238UU

235U

238U

При взаимодействии нейтрона с тяжелым ядром возможен радиационный захват нейтрона — реакция (n, ). Этот процесс будет конкурировать с делением и

следовательно, уменьшать коэффициент размножения. Вероятность деления для моноэнергетических нейтронов определяется соотношением

nf

nf n

Делящееся ядро			23492 U	23692 U	24094 Pu	Цепнаяепная
нейтроны
			2.52	2.47	2.91	реакцияеакция
Тепловые
(Е 0.025 эВ)						деленияеления
			2.28	2.07	2.09
Быстрые			2.7	2.65	3.0
нейтроны						- число нейтронов, образующихся
(E 1 МэВ)			2.45	2.3	2.7	на один акт деления

При взаимодействии нейтрона с тяжелым ядром всегда возможен радиационный

захват нейтрона (n, ). Этот процесс будет конкурировать с делением (реакцией (n, f))

и тем самым уменьшать коэффициент размножения нейтронов. Эта вероятность для моноэнергетических нейтронов равна

nf

nf n

nf , n соответственно сечения реакций деления и радиационного захвата. Для

одновременного учета как числа нейтронов, образующихся в одном акте деления, так

и вероятности радиационного захвата нейтронов вводится коэффициент , равный

среднему числу вторичных нейтронов на один захват нейтрона делящимся ядром

		nf
		nf	n .

Величина зависит от типа горючего и от энергии нейтронов.

Деление естественной смеси изотоповпов уранаурана быстрыми нейтронами. 235UU

Природный уран содержит 99,28% изотопа 23892U и 0.72% изотопа 23592U .

						235			235	238	238	),
		nf						n		140( n	+ nf
		При делении изотопа 235U быстрыми нейтронами
										235
		235								nf
						235			235	238	238	)
						nf		n		140( n	nf
Для		быстрых			нейтронов					2.65,	nf235	1.2-1.3 барн,
	238	=0,6 барн,			235	238			0.1 барн.
	nf						n
					n

Деление изотопа 23592U

быстр235 0.03.

Деление естественной смеси изотоповпов уранаурана быстрыми нейтронами. 238UU

Быстрые нейтроны с энергиями больше 1.4 МэВ могут делить ядра изотопа

23892U , которого в естественной смеси гораздо больше. При делении 23892U2,5. В спектре деления примерно 60% нейтронов имеют энергии выше

порога 1.4 МэВ деления 23892U . Но из этих 60% нейтронов только один нейтрон

из 5 успевает вызвать деление23892U , не замедлившись до энергии ниже

пороговой за счет упругого и неупругого рассеяния. Для быстрых нейтронов

быстр238 0.6 барн,

238			140 nf238				0,6	1	0, 27
		235	235	238	238	)		5
быстр		nf	n	140( nf	n

Полный коэффициент быстрест для реакции деления на быстрых нейтронах в

естественной смеси изотопов урана равен сумме:

быстрест быстр235 быстр238 0,03 0,27 0,3 1

На быстрых нейтронах цепная реакция деления в естественной смеси изотопов 23592 U и 23892 U не происходит.

Деление естественной смеси изотоповпов уранаурана тепловыми нейтронами

В естественной смеси под действием тепловых нейтронов делится только изотоп 235U.

235					235
nf					nf
			nf235	n235	140( n238	+ nf238 )

Умножив эту вероятность на число нейтронов, образующихся в среднем при делении одного ядра, получим коэффициент ест для естественной смеси:

			ест		235
					nf
				nf235 n235	140( n238	nf238 )
Для тепловых нейтронов 2,47, nf235 580 барн,						n235 112 барн,
238	2,8	238	0. Среднее число вторичных нейтронов на один захват
n		барн, nf

нейтрона делящимися ядрами

теплест 1.32 1.

Для реального осуществления цепной реакции надо c малыми потерями замедлять образующиеся при делении нейтроны с энергиями от нескольких МэВ до тепловых.