Самоподдерживающаяся цепная реакция деления

Ядерная безопасность

Ядерная безопасность. 1

1.4.1 Влияние замедлителей на критические параметры нуклидов. 2

1.4.2 Граничные условия возникновения критического состояния. 3

1.4.3 Допустимые и безопасные параметры.. 4

Коэффициенты запаса. 4

Нормативные параметры.. 4

Безопасные концентрации нуклидов в растворах. 5

Способы обеспечения ядерной безопасности.. 5

1.4.4 Радиационные последствия СЦРД.. 6

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Примеры использования нормативных, допустимых и безопасных параметров при обеспечении ядерной безопасности.. 8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 9

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Описание аварий с возникновением СЦРД.. 11

Самоподдерживающаяся цепная реакция деления

Ядерноопасными делящимися веществами называют материалы, содержащие нуклиды, при работе с которыми может возникнуть самоподдерживающаяся цепная реакция деления (СЦРД). К таким нуклидам относятся изотопы урана, нептуния, плутония, америция и др. (таблица 1.4.1). Принципиальная возможность полученияСЦРД обусловлена двумя основными факторами.

Во-первых, соотношением величины энергии, привносимой нейтроном Е^* (энергия связи + кинетическая энергия), и высотой барьера деления Е_f - при (Е^* - Е_f) £ 0 - СЦРД невозможна, если (Е^* - Е_f) > 0 - СЦРД возможна; как правило, у нуклидов с нечетным числом нейтронов барьер деления ниже Е^* даже для тепловых нейтронов – такие нуклиды называют делящимися (²³⁵U, ²³⁵U, ²³⁹Pu, ²⁴¹Pu), для нуклидов с четным числом нейтронов (²³⁷Np, ²³⁸U, ²³⁸Pu, ²⁴⁰Pu и др.) критическое состояние может быть достигнуто только при очень высокой концентрации и в отсутствие замедлителей нейтронов.

Во-вторых, соотношением сечений деления s_f и захвата нейтрона без деления s_n,g при s_f<<s_n,g - СЦРД невозможна, если s_f ³s_n,g - СЦРД возможна.

Таблица 1.4.1 - Возможность получения СЦРД для различных нуклидов

Нуклид	Период полураспада [6]	Тип ядра	Сечение взаимодействия с тепловыми нейтронами, барн [6]	Возможность получения СЦРД [2]
sn,g	s f	в системе с nth	в системе с nf
	1,9116 лет	Четно-четное		0,3	Нет	Нет
	7,340×10^3 лет	Четно-нечетное	61±6	30,8±1,5	Нет	Нет
	7,5380×10^4 лет	Четно-четное	23,0±0,3	0,0012	Нет	Нет
	1,405×10^10 лет	Четно-четное	7,37±0,06	2,5×10^-6	Нет	Нет
	3,276×10^4лет	Нечетно-четное	200,6±2,3	0,020±0,001	Нет	Да
	68,9 лет	Четно-четное	74,9±1,6	76,8±4,8	Нет	Нет
	1,592 ×10^5 лет	Четно-нечетное	45,5±0,7	529,1±1,2	Да	Да
	2,455 ×10^5 лет	Четно-четное	99,8±1,3	0,65	Нет	Нет
	7,038×10^8 дет	Четно-нечетное	98,3±0,8	582,6±1,1	Да	Да
	2,342×10^7 лет	Четно-четное	5,11±0,21	0,07	Нет	Нет
	4,468 ×10^9 лет	Четно-четное	2,680±0,019	4,0^.10^-6	Нет	Нет
	2,144×10^6 лет	Нечетно-четное	175,9±2,9	0,0215±0,024	Нет	Да
	87,74 лет	Четно-четное	540±7	17,9±0,4	Нет	Да
	24110 лет	Четно-нечетное	269,3±2,9	748,1±2,0	Да	Да
	6,564×10^3 лет	Четно-четное	289,5±1,4	0,056±0,080	Нет	Да
	14,4 года	Четно-нечетное	358,2±5,1	1011,1±6,2	Да	Да
	3,75×10^5 лет	Четно-четное	18,5±0,5	0,2	Нет	Да
	8,00 ×10^7 лет	Четно-четное	1,7±0,1	-	Нет	-
	432,2 года	Нечетно-четное	533±13	3,20±0,09	Нет	Да
	141 год	Нечетно-нечетное	2000±600	6950±280	Да	Да
	7,370×10^3 лет	Нечетно-четное	3,8±0,4	0,1983±0,0043	Нет	Да
	29,1 лет	Четно-нечетное	130±10	617±20	Да	Да
	18,10 лет	Четно-четное	15,2±1,2	1,04±0,20	Нет	Да
	8,500×10^3 лет	Четно-нечетное	369±17	2145±58	Да	Да
	l,56×10^7 лет	Четно-нечетное	57±10	84,9±4,4	Да	Да
	351 год	Четно-нечетное	497±21	1642±33	Да	Да
	13,08 года	Четно-четное	2034±200	-	Нет	Да
	898 лет	Четно-нечетное	2850±150	4895±250	Да	Да
	2,645 года	Четно-четное	20,4±1,5	32±4	Нет	Да
	275,7 дня	Нечетно-нечетное	28,3±2,5	1826±80	Да	Да

Величина критической массы зависит от физической природы вещества (металл, окисел, соли), наличия в системе отражателей, замедлителей и поглотителей нейтронов, геометрических параметров (формы и размеров). Отсюда, основные критические параметры: объем, масса, геометрия, концентрация, содержание поглотителей нейтронов.

Для того чтобы система была безопасной достаточно, чтобы хотя бы один из критических параметров не превышал критического значения.

Дата добавления: 2015-10-16