Neutron Heatization nedir?
Neutron termalizasyon, nükleer fizikte temel bir süreçtir, reaktör operasyonu ve birçok deneysel uygulama için gereklidir.Bu düşük enerjili çarpışmalar, enerji dağıtımlarının etrafındaki atomların ısıtılması için temel alır.Oda sıcaklığı, termal nötronlar ortalama olarak yaklaşık 2,200 metreye karşılık, ikinci başına.Bu düşük enerji tasarrufu sağlar.
“Etikleştirme” terimi termodinamiklerden gelir: yeterince elastik ve inelastic çarpışmalardan sonra, nötron nüfusu moderator ile termal dengeye ulaşır. Pratik anlamda, 1 MeV ile başlayan hızlı bir nötron, ısıtılması için on yüz çarpışmaya ihtiyaç duyabilir.
Neutron Moderasyon Fiziği
Bir nötronun yavaşlaması, momentum ve enerji tasarrufu ile yönetilir.Bir kitlenin bir nötronu:0)) ve ilk hız ))[Dörtücüksel bir hıza bağlıdır[DÜye Olmayanlar İçindekiler[Dönderler)[Dönderler, atomik bir çarpışmadan sonra, atomik enerji miktarı (Dörtücük) bu, bir miktar enerji sabiti kaybeder.
[Üye:0) ⁇ = 1 - (A-1)))[A)) * ln (A +) / (A-1)).
150.000.000:0) Bir nötronun neredeyse tüm enerjisini tek bir kafa-on çarpışması için (A=12), ⁇ fikre sahip olduğu için, bu diskoitaliz (N) ile ilgili olarak, bir nötronun (N) neredeyse tüm enerjilerini ısıtılması gerekir.
Neutron Scattering Mekanikleri
İki ana saç mekanizmaları termalizasyon sırasında meydana gelir: elastik saç ve inelastic saç.
Elastik Scattering
elastik saçlarda, nötronun toplam kinetik enerjisi ve çekirdeği korunuyor. nötron, nötronun tüm yönleriyle aynı kütlenin protonu tarafından aynı şekilde kesebilir ve tüm enerjilerini protona aktarabilir.Bu, hidrojen moderatörlerin doğrudan geri döndüğünüzde, bir etkinin aynı zamanda hidrojenin aynı derecede yüksek bir kesiti olduğu sonucuna varır (yaklaşık 0.33).
Inelastic Scattering
Yüksek nötron enerjilerinde (birkaç nükleus için 1 MeV), inelastic saçılma önemli hale gelir. Bu süreçte, nötron nükle çarpıtılır ve kumar ışınlarının bir elastik çarpışmadan daha fazla kinetik enerji kaybederse, daha sonra da oksijeni yayar ve hidrojen onları ilk sertleştiriciler için baskıya katletir.
Moderatörler ve onların Özellikleri
Farklı moderatörler, güç, absorpsiyon kesiti, termal özellikleri ve maliyeti arasında eşsiz ticaret-offlar sergilemektedir. En yaygın üç ışık suyu, ağır su ve grafik var, ancak diğer adaylar özel reaktörler için var.
Işık Su (H2O)
Işık suyu, hidrojenin düşük kütle ve yüksek miktarda hidrojenin yüksek yoğunluk nedeniyle yüksek ısıtılması ve su reaktörleri (PWRs) ve su reaktörleri (PWRs) kaynatılması ve yüksek çözünürlükte yüksek ısıtılması anlamına gelir.
Ağır Su (D2O)
Ağır suuteryum ([DÜ:0)2 [DÜDÜT:1) sıradan hidrojen yerine, Deuterium'un kütlesi, henüz% 0.730'da yüksek bir ⁇ sahiptir. termal nötron absorpsiyon kesiti sadece 1.5 kat daha düşük - yüksek su miktarında yüksek çözünürlükte ağır bir miktar sağlar.
Graphite (Carbon)
En erken reaktörler, Chicago Pile-1 ve Chernobyl RBMK. Karbon (A=12), hidrojen veya deuteryumdan daha düşük bir ⁇ vardır, bu yüzden daha fazla çarpışma gereklidir. ancak, grafiksel son derece düşük nötron absorpsiyonları (doğal karbon faktörü için yaklaşık 0.0035 barn) ve yüksek ısı iletkenliği, yüksek ısıtıcısı için mükemmel bir modlayıcıya dayanabilir.
Beryllium
Beryllium (A=9), iyi modating özellikleri olan başka bir ışık elemanıdır. onun absorpsiyon kesiti düşük (yaklaşık 0.0076 barn), ve modu gücü, grafikselden daha yüksektir. Beryllium, araştırma reaktörlerinde ve bazen bir moderator olarak kullanılır ve bazı uzay reaktörlerinde de zordur.
Diğer Moderatörler
Özel uygulamalar için, lityum-7 hipnoz gibi bileşikler ([DÜDÜ:0) 7)LiH) yüksek hidrojen yoğunluğu ve erime noktası nedeniyle sağlam nükleer enerji roketleri için incelenmiştir.Zirconium hipnoz hipnoz hipnozlu hipnozun yüksek ısıtılması (ZrH) TRIGA reaktörlerinde kullanılır (Eg, Araştırma, Isotopes, General Atomlar) çünkü yüksek çözünürlükte hidrojenle yüksek oranda sertleşmiş bir sıvı sağlar.
Termalleştirme Zamanı ve Neutron Spectrum
Bir nötron için gereken zaman, işlem sırasında ısıtıcının yavaşlamasına bağlı gücü ve enerji bağımlısı mikrosaniyeler için [seçmişli bir nötron, 10-20 mikrosaniyeye ulaşmak için 10–30 cm’ye kadar uzanır.Instructions, ısıtılmış bir ısıtımının uzunluğuna kadar ısıtılır.)
Moderator Etkililiği Karşılaştırma
Moderatörlerle karşılaştırmak için çeşitli değer rakamları:
- [FONT=0) Güç (MP): ), makroskobik saç kesitinin ürünü olarak tanımlanır ve ortalama günlük enerji decrement, ⁇ ).
- [FONT:0) Orantılı Oran (MR): [Dönetici: 1) Bu oran, reaktördeki şekerleme ile bölünmüş durumda.).a).
- [FONT:0]Cost ve Müsaitlik Durumu: [Döntilmiş Işık suyu ucuz ve bol; ağır su pahalı; grafiksel olarak ucuzdur, ancak boron impurslarından kaçınmak için saflaştırılması gerekir.
- [FONT=0)Radiation Stability:[Dönetici: Graphite Wigner enerji biriktirir; su dekombinasyon genellikle hızlı olsa da; ZrH yüksek sıcaklıklarda hidrojeni kaybedebilir.
Aşağıdaki tablo, ortak moderatörler için anahtar özellikleri özetliyor:
| Moderator | Mass Number (A) | ξ | Σs (cm⁻¹) | Σa (cm⁻¹) | MP (cm⁻¹) | MR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| H₂O | 1 (H) / 16 (O) | 0.924 (effective) | 3.45 | 0.022 | 3.19 | 145 |
| D₂O | 2 (D) / 16 (O) | 0.730 (effective) | 0.565 | 0.000 054 | 0.412 | 7,630 |
| Graphite | 12 | 0.158 | 0.385 | 0.000 273 | 0.061 | 224 |
| Be | 9 | 0.206 | 0.805 | 0.001 02 | 0.166 | 163 |
[0]Not: Değerler oda sıcaklığında doğal kompozisyon için yaklaşıkdır; sudaki oksijen ve hidrojen saçma katkıda bulunur.[DÜT:1).
Nükleer Reaktörlerde İnanılmazlık
Kombinasyon sürecini anlamak hem verimli hem de güvenli olan reaktörleri tasarlamak için gereklidir.Bir heterojen çekirdekte (kapılı ısı kataraktörün çevrili yakıtlı ısıtımı), moderatör ısıları ve yoğunlukları azalırsa, bu da bir dezavantaja yol açar.Influer ısıtıcı ısıtıcısı ısı katsayının arkasındaki prensiptir.Instructions.Ingraphic-mode reaktörler için neden çok daha az zengindir.Influence ısıtılır.Influence ısıtılır.
Neutron termalizasyon aynı zamanda uzaysal florx dağılımını da etkiler. Büyük bir reaktörde, termal flux yakıt-moder arayüzünden uzak bir mesafede toplanabilir, çünkü hızlı nötronlar ısıtmadan önce belirli bir mesafeyi aşıyor. Bu "neutron diffüzyon" fenomeni, çokgrup difüzyon teorisi veya Monte Carlo yöntemleri kullanarak bilgisayar modellerinde kritiktir.
Reaktörlerin Ötesinde Uygulamaları
Neutron termalizasyon birçok güç uygulamalarında önemlidir:
- [FONT:0]Neutron bilimini dağıtıyor: [Dönetici: [Dönetici:0]Institut Laue-Langevin (ILL) Fransa veya Spallation Neutron Kaynağı (SNS) ABD'de, termal nötronların kirişleri, moder tasarımı (örneğin, sıvı hidrojen veya methane soğuk kaynakları) gibi araştırma tesislerini icat etmek için çok önemlidir.
- [FONT:0)Neutron aktivasyon analizi (NAA): ) Termal nötronlar, iz element algılama için örneklerde radyoaktif izotoplar üretmek için idealdir.
- [FONT:0)Boron Neutron Tarama Terapisi (BNCT): [Dönetici: 1) Bu deney kanseri tedavisi, elektrolitli veya epitermal nötronlar tarafından ele alındı:2.10[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD][D][D][D][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][B][FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT
- [FONT:0)Neutron radyografi: [Döntgen: [Dönlümler ışık materyallerini (örneğin, alüminyum, su) etkileyebilir, ancak hidrojen tarafından dağıtılır, metal kaplamalar veya organik malzemeler için idealdir.
- [FONT=0)Geofiziksel keşif:[DDDDÖT 1: 1 ) Bir kaynaktan gelen nötronlar çevre formasyonlar tarafından ısıtılır.
Meydanlar ve Gelişmiş Moderatör Kavramlar
moderatör teknolojisi olgunluğa rağmen, araştırma zorluklarla ilgilenmeye devam ediyor:
- [FONT:0)Radiasyon hasarı: [Dönder: [Dönder:0]Çok yüksek kaliteli reaktörlerde, malzeme test reaktörleri, su moderatörler radyolojileri, hidrojen ve oksijen gazını üretirler. Recombinasyon katalizörleri ve yüksek basınçlı sistemler bunu azaltır, ancak operasyonel bir kısıtlama kalır.
- [FONT:0) Yüksek sıcaklık moderatörler: Önümüzdeki nesil için çok yüksek sıcaklık reaktörleri (VHTR) 900 °C'nin üzerinde faaliyet gösteren, grafikte tercih edilen moderatörüdür, ancak havadaki kazalarda oksite karşı eğilimi ZrH veya MgO gibi koruyucu kaplamalarla karşılanmalıdır.
- [FONT:0]Liquid tuz moderatörleri: [DÜT:1] molten tuz reaktörlerinde yakıtlar, fluoride veya klorür tuzlarında çözülüyor. Bazı tasarımları, şişme moderatörleri nedeniyle periyodik olarak değiştirilmesi gerekir.
- [FONT=0)Pulse moderasyon: [Dönetici: [Dönetici: 0,3]Sıcaklık nötron kaynaklarında, moderatörlerin kısa pulsları (mikrosaniye süresi) zaman zaman zaman zaman boyunca –zof-flight deneyleri üretmesi gerekir. Bu, geometri ve malzeme kompozisyonunu optimize etmek (örneğin, su, polietilen veya sıvı hidrojen) için nötron verimini arttırmak için gereklidir.
- [FONT:0) Uzay reaktörleri: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Uzayda kullanılan kompakt nükleer reaktörler için (örneğin Kilopower projesi), ytttrium hipnoz hydride (YH2) gibi hafif moderler geliştiriliyor, çünkü yüksek sıcaklıklarda yüksek bir hidrojen yoğunluğu koruyorlar (~700°C) ZrH'den daha az hidrojen kaybına eğilimliyken.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Neutron termalizasyon nükleer mühendisliğin temel taşı olarak kalır. Modeerator seçimi - ışık suyu, ağır su, grafik veya gelişmiş malzemeler - ekonomi, güvenlik ve nükleer reaktörlerin ve nötron bazlı araçların performansları.Malzeme bilimindeki gelişmeler ve reaktör fiziği, her iki güç nesli ve bilimsel keşifte daha verimli bir nötron kullanımımızı geliştirmeye devam eder.Yeni reaktör tasarımları ortaya çıktığında, küçük modüler reaktörlerden (SMRs) füzyona duyarlıklara, temel fizikler, yavaşlamalı nötronlar, kritik bir tasarım olarak kalacaktır.
Parçacık modunda daha fazla okuma için, [FONTy Commission's Reactionor Concepts Manual) veya Hamilton'ın "Nuclear Reor Analysis" [Döneticileri Üzerine Bir İnceleme[Dönetici: 0:0)" başlıklı makale, "Introduction to Nuclear Engineering:6 andurFLT:2)" (İngilizce) ve Hamilton'ın "Nuclear Reaktör Analizi) ile ilgili bilimsel bir bakış açısına sahip olabilir.