Доллар (реактивность) - Dollar (reactivity)

Для использования в других целях см. доллар.

А доллар единица реактивности для ядерный реактор, откалиброванный на интервал между условиями отложенная критичность и срочная критичность. Один доллар определяется как порог медленной критичности, что означает устойчивую скорость реакции. Два доллара определены как порог мгновенной критичности, что означает ядерный прорыв или взрыв. А цент это1⁄100 доллара.

Значение и использование

Каждый ядерное деление производит несколько нейтронов, которые могут быть поглощены, покинуть реактор или вызвать большее количество делений в цепной реакции. Когда в среднем один нейтрон от каждого деления продолжает вызывать другое деление, реактор едва ли "критический", и цепная реакция протекает с постоянным уровнем мощности.

Большинство нейтронов, образующихся при делении, являются «быстрыми», т.е. создаются с помощью продукты деления менее чем за 10 наносекунд ( "встряхнуть" времени). Но определенные продукты деления производят дополнительные нейтроны, когда они распадаются в течение нескольких минут после их создания в результате деления. Эти нейтроны с замедленным высвобождением, несколько процентов от общего количества, являются ключом к стабильной управление ядерным реактором. Без запаздывающих нейтронов в реакторе, который был чуть выше критического, мощность реактора увеличивалась бы экспоненциально в миллисекундных или даже микросекундных временных масштабах - слишком быстро, чтобы ее можно было контролировать. Такое быстрое увеличение мощности может произойти и в реальном реакторе, когда цепная реакция поддерживается без помощи запаздывающих нейтронов. Это срочная критичность, наиболее ярким примером которого является взрывающееся ядерное оружие, в котором значительные проектные усилия направлены на поддержание активной зоны в критическом состоянии как можно дольше до тех пор, пока не будет расщеплен максимально возможный процент материала.[1]

По определению, реактивность в один доллар едва ли находится на грани критичности при использовании как быстрых, так и запаздывающих нейтронов. Реактивность менее одного доллара является докритической; если еще не один, уровень мощности будет экспоненциально снижаться, и устойчивой цепной реакции не произойдет. Два доллара определяются как порог между критичностью отложенной и немедленной критичности. При мгновенной критичности в среднем каждое деление вызовет ровно одно дополнительное деление с помощью быстрых нейтронов, а запаздывающие нейтроны затем увеличат мощность. Любая реактивность выше 1 доллара является сверхкритической, и мощность будет расти экспоненциально, но между 1 и 2 долларами рост мощности будет достаточно медленным, чтобы его можно было легко и безопасно контролировать с помощью механических регулирующих стержней, поскольку цепная реакция частично зависит от запаздывающих нейтронов. Энергетический реактор, работающий в установившемся режиме (постоянная мощность), будет поэтому иметь среднюю реактивность $ 1 с небольшими колебаниями выше и ниже этого значения.

Реакционная способность также может быть выражена в относительных единицах, например, «на 5 центов выше критического значения».[2]

Несмотря на то, что силовые реакторы тщательно спроектированы и эксплуатируются, чтобы избежать немедленной критичности при любых обстоятельствах, многие небольшие исследование или реакторы «нулевой мощности» спроектированы так, чтобы они были намеренно переведены в режим немедленной критичности (реактивность> 2 долл. США) с полной безопасностью путем быстрого извлечения стержней управления. Их тепловыделяющие элементы сконструированы таким образом, что по мере их нагрева реактивность автоматически и быстро снижается за счет таких эффектов, как доплеровское уширение и тепловое расширение. Такие реакторы могут работать в импульсном режиме до очень высоких уровней мощности (например, несколько ГВт) в течение нескольких миллисекунд, после чего реактивность автоматически падает до 1 доллара, а относительно низкий и постоянный уровень мощности (например, несколько сотен кВт) поддерживается до тех пор, пока не будет отключен вручную. путем повторной установки управляющих стержней. [3]

История

В соответствии с Элвин Вайнберг и Юджин Вигнер, Луи Слотин был первым, кто предложил название «доллар» для интервала реактивности между едва критическим и срочная критичность и «центы» для десятичной дроби доллара.[4]

Рекомендации

  1. ^ Хью К. Пакстон: История критических экспериментов на сайте Пахарито. Лос-Аламосский документ LA-9685-H, 1983.
  2. ^ Маклафлин, Томас П .; и другие. (2000). Обзор аварий с критичностью (PDF). Лос-Аламос: Национальная лаборатория Лос-Аламоса. п. 75. LA-13638. Получено 5 ноября 2012.
  3. ^ «Импульсный импульс реактора WSU до 1,2 ГВт (январь 2007 г.)».
  4. ^ Weinberg, Alvin M .; Вигнер, Юджин П. (1958). Физическая теория цепных нейтронных реакторов. Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 595.