Очевидно, что при столь быстром нарастании плотности нейтронного потока регулирование реактора было бы связано с весьма значительными затруднениями. Однако приведенная ранее оценка основана на допущении, что все освобождающиеся в процессе деления нейтроны появляются мгновенно. В действительности дело обстоит не так. Как было отмечено в гл. 4, около 0,64 % полного числа нейтронов, возникающих в процессе деления, являются запаздывающими нейтронами. Запаздывающие нейтроны появляются в системе в течение некоторого довольно значительного промежутка времени после акта деления. Благодаря существованию запаздывающих нейтронов, оказывается возможным такой режим работы реактора, когда скорость изменения плотности нейтронного потока значительно меньше, чем в отсутствие запаздывающих нейтронов. Это обстоятельство значительно упрощает задачу регулирования реактора на тепловых нейтронах.
Из приведенных ранее качественных соображений (см. п. 12.2) следует, что при заданном факторе избыточного размножения период реактора пропорционален среднему времени жизни одного поколения нейтронов. Ввиду наличия запаздывающих нейтронов это время возрастает, что влечет за собой увеличение периода реактора. Влияние запаздывающих нейтронов можно пояснить следующим образом. Пусть ti — среднее время жизни предшественника запаздывающих нейтронов i-й группы. Тогда очевидно, что каждый нейтрон этой группы появляется в системе после акта деления по истечении некоторого среднего времени, которое в точности равно ti . Если — доля запаздывающих нейтронов i-й группы по отношению к полному числу нейтронов, освобождающихся в результате деления, то среднее время запаздывания для этой группы выразится произведением ti . Средневзвешенное время запаздывания, равное средневзвешенному времени жизни предшественников, может быть записано как сумма произведений т.е. как суммирование распространено на все группы запаздывающих нейтронов. Учитывая наличие запаздывающих нейтронов и пренебрегая временем замедления нейтронов, получим для среднего времени жизни одного поколения нейтронов следующее выражение:
где l - среднее время жизни теплового нейтрона в ограниченной среде. В реакторе на тепловых нейтронах среднее время запаздывания оказывается равным 0,0942 с, т.е. примерно 0,1 с. Несмотря на то, что в большом реакторе на тепловых нейтронах величина l может достигать 10-3 с, она пренебрежимо мала по сравнению с временем запаздывания, и поэтому l близко к 0,1 с. Таким образом, период реактора оценивается теперь уже величиной порядка 0,1/ , а не 10-3/ , как было бы при отсутствии запаздывающих нейтронов. Иными словами, он возрастает в 0,1/l раз. Принимая по прежнему =0,01, получим для периода реактора значение (0,1/0,01) с, т.е. 10 с. Это означает, что для возрастания плотности нейтронного потока в е раз (т.е. примерно в 2,7 раза) требуется время порядка 10 с. Такая величина периода достаточна, чтобы обеспечить удовлетворительное управление реактором.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 243.