Xem mẫu
Chương 2
VẬT LÝ
LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
PGS TS Nguyễn Nhị Điền
Đà Lạt, 2014
1
Phần 1
TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA
LÒ PHẢN ỨNG
(CRITICAL STATE OF NUCLEAR REACTOR)
2
1. Hệ số nhân hiệu dụng
1.1. Hệ số nhân nơtron k (Neutron multiplication factor)
Hệ số nhân nơtron vô cùng (the infinite neutron multiplication
factor) là tỷ số giữa số nơtron của 1 thế hệ trên số nơtron của thế
hệ trước đó trong môi trường vô hạn (infinite medium):
n2
k∞ =
(3.1)
n1
Nếu k∞ = 1, tới hạn (the reactor is in critical state)
k∞ < 1, dưới tới hạn (the reactor is in subcritical state)
k∞ > 1, trên tới hạn (the reactor is in supercritical state)
3
Trong lò ở trạng thái tới hạn, một nơtron của mỗi phân hạch
chỉ gây ra chính xác một phân hạch nữa. Chu trình tồn tại của
nơtron được chỉ ra trên Hình 3.1. Trong một phân hạch, có
khoảng 2.43 nơtron nhanh sinh ra. Trong lò ở trạng thái tới
hạn, chỉ một nơtron hoàn thiện hết chu trình để duy trì phản
ứng dây chuyền. Còn 1.43 nơtron khác bị mất đi do bị rò ra
ngoài hoặc bị bắt.
Nơtron
nhanh
phân hạch
Quá trình làm
chậm đến
nơtron nhiệt
Nơtron bị hấp
thụ và nơtron
gây phân
hạch với 235U
Hình 3.1. Chu trình sống của nơtron.
4
Hệ số nhân hiệu dụng keff (effective neutron multiplication
factor) áp dụng cho môi trường có hạn (finite medium), tức là
cho LPƯ có kích thước giới hạn. Khi đó, hệ số nhân keff hiệu
dụng bằng:
keff = k∞ Pf Pt
(3.2)
ở đây, Pf là xác suất tránh rò nơtron nhanh trong quá trình làm
chậm;
Pt là xác suất tránh rò nơtron nhiệt trong quá trình khuếch
1
tán;
2 2
Pf = 1 + B L s
(3.3)
1
1 + B 2 L2
P =
(3.4)
t
Ls là độ dài làm chậm của nơtron nhanh; L là độ dài khuếch tán
của nơtron nhiệt; B2 là số Buckling.
5
nguon tai.lieu . vn
VẬT LÝ
LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
PGS TS Nguyễn Nhị Điền
Đà Lạt, 2014
1
Phần 1
TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA
LÒ PHẢN ỨNG
(CRITICAL STATE OF NUCLEAR REACTOR)
2
1. Hệ số nhân hiệu dụng
1.1. Hệ số nhân nơtron k (Neutron multiplication factor)
Hệ số nhân nơtron vô cùng (the infinite neutron multiplication
factor) là tỷ số giữa số nơtron của 1 thế hệ trên số nơtron của thế
hệ trước đó trong môi trường vô hạn (infinite medium):
n2
k∞ =
(3.1)
n1
Nếu k∞ = 1, tới hạn (the reactor is in critical state)
k∞ < 1, dưới tới hạn (the reactor is in subcritical state)
k∞ > 1, trên tới hạn (the reactor is in supercritical state)
3
Trong lò ở trạng thái tới hạn, một nơtron của mỗi phân hạch
chỉ gây ra chính xác một phân hạch nữa. Chu trình tồn tại của
nơtron được chỉ ra trên Hình 3.1. Trong một phân hạch, có
khoảng 2.43 nơtron nhanh sinh ra. Trong lò ở trạng thái tới
hạn, chỉ một nơtron hoàn thiện hết chu trình để duy trì phản
ứng dây chuyền. Còn 1.43 nơtron khác bị mất đi do bị rò ra
ngoài hoặc bị bắt.
Nơtron
nhanh
phân hạch
Quá trình làm
chậm đến
nơtron nhiệt
Nơtron bị hấp
thụ và nơtron
gây phân
hạch với 235U
Hình 3.1. Chu trình sống của nơtron.
4
Hệ số nhân hiệu dụng keff (effective neutron multiplication
factor) áp dụng cho môi trường có hạn (finite medium), tức là
cho LPƯ có kích thước giới hạn. Khi đó, hệ số nhân keff hiệu
dụng bằng:
keff = k∞ Pf Pt
(3.2)
ở đây, Pf là xác suất tránh rò nơtron nhanh trong quá trình làm
chậm;
Pt là xác suất tránh rò nơtron nhiệt trong quá trình khuếch
1
tán;
2 2
Pf = 1 + B L s
(3.3)
1
1 + B 2 L2
P =
(3.4)
t
Ls là độ dài làm chậm của nơtron nhanh; L là độ dài khuếch tán
của nơtron nhiệt; B2 là số Buckling.
5