Резонансный захват

Возможность использования урана для получения энергии появилась после того, как была обнаружена способность делиться под действием тепловых нейтронов. Отсутствие порога для реакции деления g2U делает процесс неупругого рассеяния нейтронов неопасным для развития цепной реакции, в результате чего она становится возможной на чистом изотопе При этом оказывается, что цепную реакцию с участием чистого можно повести как на быстрых так и на предварительно замедленных нейтронах (так как роль другого мешающего фактора — резонансного захвата медленных нейтронов — относительно невелика). [c.382]

Чтобы устранить вредную роль резонансного захвата, можно применить в качестве замедлителя другое вещество с малой массой, с очень малым сечением радиационного захвата и большим сечением рассеяния. Разбавление урана замедлителем с такими свойствами должно заметно снизить роль резонансного захвата (так как при столкновении с легкими ядрами замедлителя нейтрон будет терять свою энергию большими порциями, чем при столкновениях с тяжелыми ядрами урана), в результате чего гораздо большая часть нейтронов будет благополучно замедляться до тепловых энергий. Тем не менее, если смесь урана с замедлителем однородна, роль резонансного захвата остается довольно большой, так как нейтрон любой промежуточной энергии (в том числе и резонансной) всегда может встретить на своем пути ядро 92U и поглотиться им без деления. [c.384]

Это препятствие преодолевается при использовании вместо однородной смеси из урана и замедлителя решетки, состоящей из замедлителя с периодически расположенными в нем кусками (блоками) урана. Если расстояние между блоками достаточно велико, то вторичный нейтрон, вылетев из одного блока, попадет в другой только после того, как пройдет достаточно большой путь замедления в замедлителе и выйдет за пределы резонансной области энергии. В связи с этим вероятность радиационного (резонансного) захвата нейтронов в уране существенно снижает- я, и становится возможным цепной процесс в естественном уране. [c.384]

ГО урана S = а/ + а(п, 7)235 + НО а п, 7)233] г —коэффициент размножения на быстрых нейтронах, т. е. увеличение числа нейтронов за счет деления быстрыми нейтронами р вероятность избежать резонансного захвата в процессе замедления [c.385]

А так как замедление на таком тяжелом ядре, как уран, идет мелкими шагами , то при прохождении через резонансную область замедляющийся нейтрон обязательно наткнется на один из резонансов и поглотится. Отсюда следует, что на естественном уране без посторонних примесей цепную реакцию осуществить нельзя на быстрых нейтронах реакция не идет из-за малости коэффициента т], а медленные нейтроны не могут образоваться. Для того чтобы избежать резонансного захвата нейтрона, надо использовать для замедления очень легкие ядра, на которых замедление идет крупными шагами , что резко увеличивает вероятность благополучного проскакивания нейтрона через резонансную область энергий. Как мы знаем из гл. X, 4, наилучшими элементами-замедлителями являются водород, дейтерий, бериллий, углерод. Поэтому используемые на практике замедлители в основном сводятся к тяжелой воде, бериллию, окиси бериллия, графиту, а также обычной воде, которая замедляет нейтроны не хуже тяжелой воды, но поглощает их в гораздо большем количестве. Замедлитель должен быть хорошо очищен. Заметим, что для осуществления медленной реакции замедлителя должно быть в десятки, а то и в сотни раз больше, чем урана, чтобы предотвратить резонансные столкновения нейтронов с ядрами [c.574]

Пусть р, называемое вероятностью избежать резонансного захвата будет часть нейтронов, которые не поглощаются в процессе замедления когда pve(l—/ ) нейтронов останется. Из этого количества часть /ут, называемая вероятностью утечки медленных нейтронов,, покинет реактор, а часть (1—/) поглотится замедлителем и деталями конструкции реактора. Некоторые сечения поглощения тепловых нейтронов для различных веществ перечислены ниже [c.166]

Пусть 9 обозначает вероятность поглощения теплового нейтрона ядром урана (безразлично ядром какого именно изотопа). Если и —эффективные сечения деления и резонансного захвата тепловых нейтронов, отнесённые к од- [c.334]

Выше уже говорилось, что в единичном акте рождается в среднем —2,5 нейтрона, но часть из них исчезает за счет резонансного захвата (п, у) и утечки нейтронов из системы. [c.216]

Для поддержания цепной реакции необходимо, чтобы /э и [ имели возможно большие значения. Но эти величины взаимосвязаны увеличение одной из них ведет к уменьщению другой. Если много замедлителя, то увеличивается вероятность нейтрону избежать резонансного захвата р, но при этом увеличивается доля тепловых нейтронов, поглощенных самим замедлителем, т. е. уменьшается f. Надо, чтобы система имела такой состав и расположение, которые дают максимум произведения pf. [c.218]

Эти поглощения не приводят к делению и являются потерей нейтронов. Важность этого процесса была установлена Бором и другими в 1940 г. Только когда нейтрон замедлится настолько, что его энергия будет меньше самого нижнего резонансного уровня (который, согласно литературным данным находится вблизи 5 eV), он может считаться избежавшим поглощения. Вероятность того, что нейтрон избежит резонансного захвата, обычно обозначается через р. Эта величина всегда меньше единицы. В результате резонансного поглощения мы придем в область энергий ниже 5 eV с sp нейтронами вместо г нейтронов, которые мы имели около порога деления на быстрых нейтронах. Описание строгого вычисления р завело бы нас слишком далеко. [c.91]

ЗАМЕДЛЕНИЕ НЕЙТРОНОВ БЕЗ УЧЕТА РЕЗОНАНСНОГО ЗАХВАТА [c.114]

ЗАМЕДЛЕНИЕ НЕЙТРОНОВ С УЧЕТОМ РЕЗОНАНСНОГО ЗАХВАТА [c.118]

Наличие резонансного захвата в области энергий, несколько больших, чем тепловые (см. раздел 27 гл. I), будет уменьшать число нейтронов, достигающих тепловой области, по сравнению с числом нейтронов, начавших процесс замедления после деления. Назовем отношение числа нейтронов, достигающих верхней границы энергетической области, в которой выполняется закон 1/к> ( область 1/г ), к числу нейтронов, начинающих замедление после деления,—вероятностью прохождения через резонансную область р.Чтобы найти интенсивность замедления g (i) у верхней границы области 1/у , мы должны умножить правую часть уравнения (5.27) на величину р. Это приводит к замене т)/ на " /р во всех формулах, в которых встречается r f. Например, когда Yi/p = 1, то 1/х = 0. [c.118]

Так как нейтрон при втором столкновении снова теряет энергию, то очевидно, что, повторив такое же умножение достаточное число раз, мы подсчитаем вероятность того, что нейтрон избежит резонансного захвата при замедлении через всю область резонансных энергий. [c.119]

Интенсивность источника быстрых нейтронов определяется числом тепловых нейтронов, поглощаемых в единицу времени в том же объеме, а интенсивность источника тепловых нейтронов в свою очередь связана со скоростью поглощения быстрей группы нейтронов. Так как основные резонансные эффекты имеют место в нетепловой области энергий, то мы будем считать, что резонансному захвату подвергаются лишь те нейтроны, которые переходят из быстрой группы в тепловую. [c.142]

Обозначим долю мгновенных нейтронов, находящихся в котле в стадии замедления (рассчитанную в предположении отсутствия резонансного захвата), через 1 р, а аналогичные доли для нейтронов, находящихся в свободном состоянии и происшедших из числа запаздывающих нейтронов разных групп, через 1ц, тогда [c.156]

Вероятность избежать резонансного захвата нейтрона может выть записана в виде [c.173]

Значения эффективных сечений для тепловых нейтронов надо относить к стандартной энергии 0,025 eV. Обычно используемые тепловые нейтроны имеют сложный спектр с неизвестной средней энергией. Однако пока и для образца и для используемого для калибровки стандарта выполняется закон 1/у , это обстоятельство не приведет к ошибке ни в опытах по ослаблению пучка, ни в опытах с активацией. Так как для резонансного захвата закон 1/да никогда не имеет места, то, если где-либо выше тепловой области есть резонансный захват, надо пользоваться кадмиевой разностью вместо полного эффекта. Если же резонансное поглощение происходит внутри тепловой области, так что даже в ней нельзя применять закон 1/у , то осмысленные значения эффективных сечений можно дать только для резко выделенных определенных значений энергии или же для хорошо известного нейтронного спектра. Например, для d [100, 37], у которого есть резонансный захват в тепловой области, эффективное сечение в максимуме (0,18 eV [ПО]) достигает 62-10- см , для [c.50]

С ростом температуры увеличивается вероятность резонансного захвата нейтронов (эффект Допплера). Резонансный захват проявляется при определенной скорости нейтронов и выражается в резком возрастании вероятности захвата нейтрона вблизи резонансных скоростей. Резонансный захват (Допплер-эффект) имеет место и на ядрах конструкционных материалов и ряда других элементов. Довольно заметное практическое значение он имеет и в реакторах на тепловых нейтронах на ядрах топлива. При этом захват нейтронов происходит без деления. [c.397]

Разрешение этой, а также некоторых других трудностей (большие сечения, высокая плотность уровней) в интерпретации результатов опытов по изучению резонансного захвата медленных нейтронов ядрами было дано в 1936 г. Н. Бором в предложенной им теории ядерных реакций, опираюш,ейся на капельную модель ядра. [c.316]

Это заключение полностью лодтверждается сведениями о структуре ядерных уровней, полученными из различных экспериментов. В части первой книг из анализа а- и р-распадов, а также сопровождающих их -излучений мы видели, что при относительно невысоких энергиях возбуждения ( 1—3 Мэе) тяжелого (А > 100) ядра уровни расположены сравнительно редко АЕ х = 100 кэв). Опыты по резонансному захвату медленных нейтронов показывают, что при энергиях возбуждения, слегка превышающих энергию присоединения нуклона ( 8 Мэе), расстояния между уровнями становятся гораздо меньше АЕ 1 —10 эв), хотя спектр уровней остается дискретным. Наконец,, при еще более высоких энергиях возбуждения (И 3>бп) уровни сближаются настолько, что начинают перекрываться, и спектр становится непрерывным. [c.317]

Столь большая величина сечения деления 92IJ235 приводит к тому, что вероятность деления урана в тепловой области оказывается сравнимой с вероятностью резонансного захвата (т. е. радиационного захвата ядрами урана нейтронов в процессе их замедления). И это несмотря на то, что в процессе резонансного захвата участвуют все ядра урана, а в процессе деления только 1/140 их часть. [c.383]

Замедляющие свойства активной среды приближенно могут быть описаны тремя величинами вероятностью нейтрону избежать поглощения замедлителем во время замедления, вероятностью р избежать резонансного захвата ядрами и вероятностью / тепловому нейтрону поглотиться ядром горючего, а не замедлителя. Величина f называется обычно коэффициентом теплового использования. Точный расчет этих величин сложен. Обычно для их вычисления пользуются приближенными полуэмпирически-Рнс. и. 2. схема располо- формулами, жения ядерного горючего н [c.574]

Резонансный захват нейтронов. В том случае, если сумма энергии падающего нейтрона и энергии связи его в образующемся промежуточном ядре равна энергии одного из квазнстацнонарных уровней этого ядра, вероятность резонансного захвата нейтрона сильно возрастает. Время жизни квазистационарного уровня т связано с энергетической шириной Г соотношением т = hiT ii = h/ 2n), h — постоянная Планка. Вблизи резонансного уровня сечение реакции описывается формулой Врейта — Вигнера. Если скорость нейтронов не велика, то в реакцию вступают главным образом нейтроны с орбитальным квантовым числом / = 0. В этом случае формула Врейта — Вигнера для отдельного изолированного резонанса имеет вид [c.923]

Что представляет собой размножающий реактор Его активная зона может не иметь замедлителя, ибо в нем находится почти чистый уран-235 или плутоний-239 и реакция идет на быстрых нейтронах. Вокруг активной зоны располагается оболочка из естественного урана пли даже урана с уменьшенным против обычного содержанием урана-235 (например, после облучения в реакторе). Внутри активной зоны образуется мощный поток быстрых нейтронов, которые вылетают за ее пределы, имея резонансные и более высокие скорости. Если в реакторах с естественным ураном такие скорости искусственно снижались, то здесь их успешно используют. Нейтроны, имеющие энергию резонансного захвата, очень эффективно поглощаются ядрами урана-238, которые превращаются в ядра плутония. В резз льтате нового горючего образуется значительно больше, чем сгорает зфана-235. Расход нейтронов в размножающих реакторах будет иным, чем в реакторах на естественном уране. Здесь из 25 нейтронов, получающихся при делении 10 ядер урана-235, в образовании плутония примет участие свыше 10 нейтронов, что говорит о гораздо более интенсивном процессе образования плутония. Создание размножающих реакторов исключительно важно не только для иолучения новых количеств горючего, но и для производства энергии, о чем будет идти речь ниже, в главе об атомной энергетике. [c.95]

Интересными свойствами обладает реактор, у которого и замедлитель нейтронов и теплоноситель — обыкновенная вода. Для такого реактора характерно то, что в нем при наличии тесной решетки урановых блоков количество нейтронов возрастает в результате деления ядер урана-238 быстрыми нейтронами. Это позволяет допустить больший резонансный захват нейтронов ураном-238, а значит, получить больше плутония, чем в других реакторах на медленных нейтронах. Именно водо-водяные реакторы и предназначаются в нашей стране для электростанций мощностью 210 тыс. кет. В этих реакторах тепловыделяющие элементы будут состоять из обогащенной до 1,5% окиси урана, заключенной в циркониевую оболочку. [c.178]

Одна из проверок, которой мы подвергли (5.34), заключается в следующем мы предполагали эффективное сечение для резонансного поглощения бесконечным в таком широком диапазоне энергий, что вероятность того, что нейтрон не будет поглощен в результате резонанса, должна была бы упасть до нуля.Х прт-ним выражением этого не получалось. Если произвести такую же лроверку для выражения (5.34а), то эта вероятность действительно упадет до нуля. Однако здесь мы имеем другое несоответствие. Вероятность того, что нейтрон избежит резонансного захвата, в соответствии с выражением (5.34а), становится нулем не только когда это нужно, но и тогда, когда этого не должно было бы быть. В самом деле, выражение (5.34а) становится равным нулю, даже если эффективное сечение резонансного захвата бесконечно, только при какой-либо одной энергии. Поэтому при наличии узких, но сильных резонансов выражение (5.34а) менее пригодно, чем (5.34). Оба выражения сближаются и стремятся к правильному значению, когда резонансное поглощение становится малым по сравнению с рассеянием [c.139]

Эффективное сечение резонансного поглощения, выводящего нейтроны из игры в процессе замедления, является весьма быстро меняющейся функцией энергии. Оно выражается формулой Брейта-Вигнера. Поэтому, если мы распределим уран не равномерно, а в виде отдельных крупных блоков, то можно ожидать, что уран, находящийся внутри блока, будет экранирован тонким поверхностным слоем от воздействия нейтронов, энергия которых лежит близко к резонансной энергии. Резонансное поглощение нейтронов ядрами урана, лежащими внутри блока, оказывается значительна меньше, чем резонансное поглощение изолированным атомом. Ясно, конечно, чго наряду с уменьшением резонансного поглощения, уменьшится также и захват тепловых нейтронов в уране. Однако теоретические расчеты и опыт показывают, что при определенных размерах блоков выигрыш, получаемый от снижения потерь нёйтронов на резонансный захват, перекрывает [c.276]

Иными словами, наличие блрков существенно увеличивает вероятность избежать резонансный захват р, в то время как использование тепловых нейтронов / уменьшается незначительно. В результате к возрастает от величины 0,84, вычисленной ранее для гомогенной смеси графита и урана, до оптимальной величины 1,07, приводимой Смитом для гетерогенной системы. [c.277]

Если мы возьмехм два куба, в одном из которых равномернс распределен резонансный поглотитель, то мы можем измерить вероятность резонансного захвата, если воспользоваться для этой цели детектором, сделанным из вещества, которое чувствительно к энергии нейтронов, меньшей резонансной энергии поглотителя. [c.40]

Наряду с этим быстрые нейтроны могут испытать неупругие соударения, проходя через урановые стержни. Предположим, что выигрыш за счет делений на быстрых нейтронах составляет 3 — 1 нейтронов на од н первоначальный нейтрон деления, далее гN нейтронов, имеющих энергию ниже порога деления диффундируют в замедлителе, теряя свою энергию. Некоторые из них исчезают вследствие резонансного захвата в и образования В-активпого 11 . По опубликованным литературным данным, паибо.ме низкий резонансны уровень I]" найден в 1940 г. х ндерсоном [5] при 5 еУ. Если р есть вероятность избежать резонансного захвата, то не11тронов замедляются приблизительно до тепловой энергии. Исчезают они следствие захвата в с последующим делением, радиацион- [c.48]

Рассмотрим качественно, что произойдет с величиной к, если менять расположение урановых стержней в квадратной решетке. Если урановые стержни в решетке раздвинуть дальше друг от друга, то нейтронам, прежде чем попасть в соседний блок, потребуется пройти большее расстояние в замедлителе, где они замедляются до энергии ниже резонансных. Вероятность избежать резонансного захвата возрастает. В то же самое время увеличится вероятность захвата теплового нейтрона в замедлителе, т. е. коэфициент использования тепловых нейтронов, /, уменьшится. Очевидно, что при очень тесном расположении стержней множитель р мал. В другом предельном случае — несколько стержней на большое количество тяжелой воды — мал коэфициент использования тепловых нейтронов /. Между этими двумя предельными случаями имеется область, где произведение pf, а следовательно и коэфициент размножения к, имеет максимум. Группой Саржента были выполнены эксперименты для систем из урана и тяжелой воды, которые привели к определению оптимальных констант решетки. [c.49]

Изделия из химически чистого графита формуют на битумной связке их сначала обжигают для придания предварительной прочности, а затем подвергают графитизации (перекристаллизации при температуре выше 2000°). Графитовые изделия имеют малую плотность, хорошую теплопроводность, высокое сопротивление термическим ударам, прочность и крипоустойчиоость при высоких температурах. Изделия из химически чистого графита применяют в реакторостроении. Применение графита в атомных котлах основано на его способности замедлять скорость нейтронов так, что она становится менее скорости, отвечающей резонансному захвату нейтронов ураном. Графит также отражает нейтроны и этим препятствует их выходу из котла . [c.373]

Захват свободного электрона молекулой с последующим распадом образовавшегося неустойчивого отрицательного молекулярного иона на две частицы — атомный О. и. (или более простой молекулярный) и нейтральный атом (или радикал). Кроме этого процесса, происходящего в узком интервале энергии ялектронов (резонансный захват), при большей энергии электронов возможна диссоциация нек-рых молекул электронным ударом на положительный и отрицательный ионы. На рис. 1 приведена кривая, показывающая зависимость эффективного сечения для образования ионов 0 при взаимодействии электронов с молекулами 0.2. Максимум при 6,7 эе относится к процессу Оз - - е— О -Ь О вторая часть кривой, начинающаяся при 17 э , — к процессу Оа -Ь е- 0+ -Ь О + е. В случае молекул галогенов захват [c.570]

Интересно отметить, что в ядерной физике рекомбинация, сопровождающаяся излучением, играет очень важную роль (см., например, Эйзенбуд и Вигнер [11 ]). Нейтронный и протонный захват ядрами проходит по прямой аналогии с обращением случая II предиссоциации с последующей аналогией колебательных переходов. Конечно, здесь частоты переходов с излучением из диффузного состояния в более низкие состояния намного выше, и поэтому из-за множителя в вероятности перехода захват, сопровождающийся излучением, является гораздо более частым явлением в ядерной физике. Было обнаружено много примеров резонансных захватов, соответствующих диффузным уровням в составных ядрах. Теория этого явления впервые была дана Брейтом и Вигнером [147 ] (резонанс Брейта — Вигнера) и интенсивно развивалась многими другими авторами. (Зна достигла гораздо больших успехов, чем теория соответствующего явления в молекулах. [c.491]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...