Воспроизводство ядерного горючего

Для оценки эффективности протекания воспроизводства вводится коэффициент воспроизводства.

Коэффициент воспроизводства — отношение скорости образования ядерного горючего к скорости выгорания ядерного горючего (считаем, что вновь образующееся ядерное горючие и загруженное горючее представляет собой один изотоп).

Коэффициент конверсии – отношение скорости накопления нового ядерного горючего к скорости выгорания ядерного горючего, загруженного в реактор (считаем, что вновь образующееся ядерное горючие и загруженное горючее отличаются друг от друга). Если образующееся ядерное горючие – плутоний, то коэффициент конверсии называется плутониевым коэффициентом.

Коэффициент накопления – отношение количества выгружаемого ядерного горючего к количеству ядерного горючего, которое выгорело за компания реактора.

Коэффициент воспроизводства

КВ = f(t), наибольшее значение в начальный момент работы реактора, наименьшее – в конце. Величина КВ зависит от природы ядерного горючего, от степени обогащения топлива ядерным горючим, от типа реактора и др. Для начального момента времени, для случая реактора на тепловых нейтронах, без учета утечки нейтронов из АЗ:

КВ = Ф∑a238/Ф∑a235 + ενa (1 — ϕ)

Из Ф∑a238/Ф∑a235 следует, что чем ниже концентрация ядер горючего в АЗ тем больше КВ. Т.е. чем ниже степень обогащения тем больше КВ. (1 — ϕ) — доля нейтронов, захваченных U238. Для реакторах на тепловых нейтронах: 0.57 < КВ < 1.03 (U233) при t=0.

В литературе КВ = εν — 1 — q0, КВ = νf — (1 + α) — q0.
• q0 — доля тепловых нейтронов, поглощенная ядрами замедлителя, теплоносителя и конструкционных материалов, а также нейтронов, которые утекли, т.е. это потери нейтронов в АЗ. Величина q0 зависит от типа реактора и свойств материалов. Значение q0 для тепловых реакторов q0 = 0.25 .. 0.3. Для реакторов на быстрых нейтронов q0 значительно меньше (т.к. сечение поглощения меньше).
• νf — количество быстрых нейтронов, которые образуются в одном акте деления ядра горючего.
• νa -количество быстрых нейтронов, которое образуется в одном акте захвата нейтрона.
• α — фактор, который учитывает соотношение сечений радиационного захвата и деления ядра горючего. α = σγf, ↓σ → νa → νfα. зависит от природы ядерного горючего и энергии нейтронов. (1 + α) — условие поддержания цепной реакции.

Для реакторов на тепловых нейтронах с обогащенным горючим КВ = 0.8. Сколько мы получим топлива при 1кг горючего: ∑ = 1 + КВ + КВ2 + … = 1/(1-КВ) = 5. Если мы используем 1кг со степенью обогащения 0.35%

0.35%×(5 — 1) = 1.4%

т.е. кроме 0.35% ядерного горючего мы еще используем еще 1.4% ядерного сырья. Если КВ больше 1, то прогрессия будет расходиться – возникает возможность более полного использования топлива. Для реакторов на тепловых нейтронах мы не можем так делать из-за глубины выгорания топлива.

νf(En)
En U233 U235 Pu239
0.025эВ 2.479 2.416 2.862
1МэВ 2.56 3.02
4МэВ 2.97 2.975 3.4
α (для тепловых нейтронов)
0.025 0.088 0.17 0.366


Коэффициент воспроизводства ядерного горючего


Комментарии запрещены.





Статистика

Рейтинг@Mail.ru