Поглощения нейтронов

Выбор неорганических изоляторов для работы в большом потоке тепловых нейтронов должен определяться сечением поглощения материала. Сильное поглощение может привести к серьезному нарушению электрических свойств. О'Нэн [49] облучал образцы нитрида бора в Брукхей-венском реакторе. При интегральном потоке тепловых нейтронов 2-Ю18 нейтрон/см2 он обнаружил значительные нарушения диэлектрических свойств всех облученных образцов, не защищенных от тепловых нейтронов. Сопротивление изоляции при 500° С упало, по крайней мере, на три порядка, а значения диэлектрической проницаемости при 500° С были аномально высокими.

При использовании указанной зависимости (4) для оценки температуры в зоне импульсного воздействия лазерного излучения предполагают, что коэффициент поглощения материала очень велик

Вибрационные напряжения деталей, особенно в области средних и высоких частот, как правило, не превышают 20 кгс/см2. При таких напряжениях машиностроительную конструкцию можно рассматривать как линеаризированную упруговязкую систему, расчетные коэффициенты поглощения материала которой учитывают потери в материале и соединениях деталей. Как было показано в главе 1, расчет колебаний демпфированных конструкций может производиться разложением амплитудной функции в ряд по собственным формам недемпфированной системы или методом динамических податливостей и жесткостей с комплексными модулями упругости. Последние методы особенно предпочтительны для неоднородных систем, с различными коэффициентами поглощения в подсистемах (например, амортизированные балочные конструкции).

Как было показано в 1.6, собственные частоты колебаний металлоконструкций можно разделить на три диапазона. В низкочастотном диапазоне конструкции совершают колебания как абсолютно жесткие. При этом ускорения обратно пропорциональны массе, а при наличии амортизации резонансные амплитуды ускорения обратно пропорциональны коэффициенту поглощения материала амортизаторов. Для возбуждения колебаний в низкочастотном диапазоне требуются значительные силы, поэтому целесообразно применение электродинамических, механических и пневматических вибраторов [56].

где D — наружный диаметр пульпопровода; ^ — линейный коэффициент поглощения материала стенок.

В уравнении (1) Е — модуль упругости материала, / — момент инерции поперечного сечения, у — прогиб и m — масса единицы длины балки соответственно, t — время, гэ„ — коэффициент поглощения материала, со — частота колебаний.

Весьма разнообразен круг задач, решаемых оптическими методами контроля: ими можно определять толщины и диаметры, показатели преломления и поглощения материала, концентрацию свободных носителей заряда и их подвижность в полупроводниках, плоскостность и плоскопараллельность пластин, наличие анизотропии в элементах оптических систем, однородность отражения зеркал, величину и природу напряжений в материалах, дефекты в структурах интегральных схем и т. д. Однако до настоящего времени сделано очень мало для разработки и внедрения в производство лазерных методов контроля. Настоящая глава ставит своей целью ознакомить читателя с существующими лазерными методами контроля качества материалов и макетами приборов, созданных для решения конкретных задач.

пазоне излучения, в результате чего значительная часть радиационного теплового потока проходит внутрь материала. В итоге профиль температуры внутри покрытия из кварцевого стекла существенно зависит от его приведенного коэффициента поглощения Ка (рис. 10-12), а скорость уноса массы и глубина прогрева могут изменяться при этом в несколько раз.

Подбор длины волны при инфракрасном нагреве должен обеспечить совпадение максимума излучения материала источника и максимума поглощения материала нагреваемого тела, в противном случае значительная часть излученного тепла будет отражена и эффект такого теплообмена снижен; поэтому применение лучистой энергии для нагрева тел, обладающих высоким коэффициентом отражения (полированные металлические пластины имеют этот коэффициент в пределах 0,7—0,99 при длине волны 1—5 мк), нецелесообразно или по крайней мере требует серьезного экономического обоснования.

Таким образом, контрастность получаемого изображения при правильном выборе условий проведения радиационного контроля качества зависит только от разницы линейных коэффициентов поглощения материала контролируемого объекта и вещества дефекта, а также от размера дефекта в направлении просвечивания.

а) соответствующие полосе поглощения материала

Благодаря более высокому к. п. д. и более экономичному процессу деления за счет меньшего поглощения нейтронов в реакторах ВГР с паротурбинными установками достигается уменьшение удельного расхода ядерного горючего по сравнению с удельным расходом в водо-водяных реакторах типа ВВЭР в 1,5 раза, а начальное удельное вложение ядерного горючего на единицу мощности — в 5 раз и более. Однако, по-видимому, основное преимущество реакторов ВГР будет реализовано при применении одноконтурных энергоустановок с гелиевыми турбинами, а также в комбинированных энерготехнологических

ного топлива с пироуглеродным и карбидокремниевым или ванадиевым защитным покрытием. За счет уменьшения вредного поглощения нейтронов в активной зоне коэффициент воспроизводства в реакторах БГР по сравнению с реакторами БН возрастает на 0,1—0,15. Основной задачей в создании реактора БГР (помимо решения вопросов ядерной безопасности в аварийных ситуациях) является такое конструктивное решение активной зоны и твэлов, которое при ограниченном давлении гелия (~12—15 МПа) и затратах энергии на прокачку не более 10% мощности может обеспечить объемную плотность теплового потока примерно 600—700 МВт/м3.

Глубина выгорания ядерного топлива любого топливного цикла зависит от ядерной концентрации топлива и замедлителя, степени гетерогенности топлива в ячейке и энергонапряженности активной зоны. Для выбранного расположения топлива в расчетной ячейке и заданной энергонапряженности имеет место экстремальная зависимость глубины выгорания от изменения соотношения ядер рс/рм замедлителя и тяжелого металла.. Значение соотношения рс/рм, при котором достигается максимум глубины выгорания и, следовательно, минимальное значение топливной составляющей стоимости электроэнергии, считают оптимальным. При использовании уранового топлива расположение топливной зоны в расчетной ячейке сильнее влияет на глубину выгорания, чем при уран-ториевом топливе в основном за счет большей вероятности резонансного поглощения нейтронов ядрами урана. Для активных зон реакторов HTGR с призматическими твэлами это оптимальное соотношение рс/рм лежит в диапазоне 225—310. Обогащение тяжелых ядер тория 235U в начальной загрузке составляет 4—4,5%, в равновесной загрузке—б—то/о [20].

Разница в значениях KB у реакторов GBR-4 и БН получается в основном за счет уменьшения вредного поглощения нейтронов в теплоносителе. При переходе к карбидному топливу и увеличении давления гелия до 12,0 МПа время удвоения топлива в реакторе GBR-4 уменьшается с 12,2 до 9,0 лет. Европейская «Ассоциация по газоохлаждаемым реакторам» не ставит перед собой задачу создания реактора-размножителя с малым временем удвоения.

(ТВЭЛ) - конструктивный элемент гетерогенного ядерного реактора, содержащий делящееся в-во и обеспечивающий надёжный отвод теплоты от ядерного топлива к теплоносителю. ТВЭЛ имеет • форму .цилиндра (сплошного или пустотелого), пластины и др.; состоит из сердечника, выполненного обычно из делящегося в-ва, и оболочки, служащей, как правило, для предупреждения выхода осколков деления в теплоноситель и исключения взаимодействия материалов теплоносителя и сердечника. Для оболочки используются материалы, слабо поглощающие нейтроны (алюминий и цирконий в тепловых реакторах, сталь - в быстрых). Оболочки Т.э. должны обладать высокой корроз., эрроз. и термич. стойкостью, высокой механич. прочностью, не должны существенно изменять характер поглощения нейтронов в реакторе. Обычно Т.э. объединяются в группы, т.н. сборки, или кассеты. ТЕПЛОЁМКОСТЬ - величина, равная отношению кол-ва теплоты ЬО, сообщаемого телу (системе) при бесконечно малом изменении его состояния в к.-л. процессе, к вызванному им приращению темп-ры Т тела: C=SQ/dT. Отношение Т. к массе тела /т? наз. удельной Т.: с=С/т, а отношение Т. к количеству вещества -молярной Т.; Ст=Мс=МС/т, где М - молярная масса в-ва. Т. зависит от хим. состава в-ва, условий, в к-рых оно находится, процесса теплопередачи. Напр., в адиабатном процессе С=0, в изохорическом процессе С=Су, в изобарическом процессе C=Cpv\ в изотермическом процессе С= ±°°. Единица Т. (в СИ) -Дж/К.

РАДИАЦИОННОЗАЩИТНОЕ СТЕКЛО — стекло, поглощающее f-лучи или быстрые и медленные (тепловые) нейтроны. Отличается высоким содержанием окислов свинца, висмута, бария (для •у-лучей) или бора, кадмия, индия (для поглощения нейтронов). Служит для устройства смотровых окон, обеспечивающих биол. защиту от радиоактивных излучений.

Наряду с разработкой и освоением рациональной технологии производства ядерного топлива большое значение для развития атомной техники имеют конструкционные материалы, применяемые в производстве специального промышленного и исследовательского оборудования. Помимо обычных требований механической прочности, теплопроводности, жаростойкости, коррозионной, эрозионной стойкости и т. д. к ним предъявляются специфические, определяемые особенностями атомной техники требования радиационной стойкости, необходимой степени поглощения нейтронов в зависимости от производственного назначения материала и пр. С учетом этих требований выбирались и изучались различные марки стали для элементов конструкции атомных реакторов, искусственного графита для элементов систем замедления и отражения нейтронов.в активной зоне реакторов, алюминия для защитных оболочек твэлов, предотвращающих возникновение химической реакции между химически несовместимыми урановыми сердечниками твэлов и теплоносителем (например, водой), бетона для нужд противорадиационной защиты и т. д. Применительно к этим же требованиям отечественной промышленностью освоены в производстве новые конструкционные материалы, ранее получавшиеся лишь в крайне ограниченных количествах на лабораторных установках — «тяжелая» вода, бериллий, цирконий и его сплавы и др.

Поглотитель — это материал, обладающий высокой вероятностью (поперечным сечением) поглощения нейтронов. Наиболее широкое применение он находит в регулирующих стержнях (которые будут рассматриваться ниже). Помимо регулирующих стержней используют и другие методы регулирования характеристики реактора, предусматривающие либо добавку выгорающего поглотителя непосредственно в топливо (распределенная система), либо введение его в виде отдельного элемента (дискретная система). Дискретная система будет обсуждаться в этой главе в разделе «Нетопливные элементы». Она отличается от регулирующего стержня тем, что фиксируется в заданном положении, тогда как регулирующий стержень может при необходимости перемещаться.

прочность и хорошее сопротивление коррозии при повышенных температурах. Кроме того, избранный материал должен иметь сравнительно низкое поперечное сечение поглощения нейтронов. Экономия нейтронов имеет большое значение, так как эффективность реактора уменьшается, если используются материалы, которые могут поглотить много нейтронов. В настоящем разделе основное внимание уделяется никелю, цирконию, меди, бериллию, алюминию, магнию, молибдену, ниобию, танталу и вольфраму. Данные по влиянию излучения на механические свойства этих металлов и их сплавов сведены в табл. 5.6—5.13.

Алюминий находит широкое применение в качестве оболочечного материала и материала трактов для хладагента во многих водоохлаждае-мых реакторах вследствие относительно низкого сечения поглощения нейтронов и хорошей коррозионной стойкости в воде в реакторных условиях при низких температурах. Облучение небольшими интегральными потоками нейтронов при комнатной температуре не приводит к большим изменениям свойств легких металлов и сплавов. В табл. 5.11 приведены данные по изменению механических свойств алюминиевых и магниевых сплавов. Можно видеть, что эти изменения по сравнению с изменениями в сталях относительно невелики.

Любой материал, облученный потоком нейтронов, имеет некоторую радиоактивность. Обычно эта наведенная радиоактивность не мешает работе трансформатора в качестве электрического прибора. Однако она может создать определенную опасность для обслуживающего персонала. Поэтому необходимо по возможности применять материалы с относительно малым сечением поглощения нейтронов.