Възрастта на неутроните с енергия e е една шеста от средния квадрат на пространственото изместване

Стойността на възрастта се обозначава с гръцката буква t(E), указваща енергията E на модериращите неутрони, която съответства на възрастта.

И така, t(E) = lz 2 (E) / 6 (5.3.9)

Като се вземе предвид израз (5.3.8) и следният израз за Cs(E), формулата за възрастта на модериращите неутрони с енергия E приема окончателния си вид:

По-специално, възрастта на неутроните се забави до енергията на омрежване Es, т.е.възрастта на топлинните неутрони(нека го обозначим накратко - tt):

Възрастта на неутроните, катоквадратот дължината на забавяне, има размерността на площтаcm2.Важно е от самото начало да разберете физическото значение на това количество и да не възприемате възрастта като време на процеса на забавяне на неутроните (което се улеснява от ежедневната концепция зачовешка възраст).

Въпреки че е лесно да се разбере, че възрастта на неутроните в дадена среда е ясно впрякавръзка с хронологичното време на забавяне на неутроните: колкото по-дълъг е процесът на забавяне на неутроните, толкова по-голямо е разстоянието, на което неутронът се измества в обема на средата от точката на неговото раждане по време на ядрено делене.

И отново:възрастта на неутроните не е характеристика на неутроните, а на модериращите свойства насредата, в която се случва забавянето на неутроните: стойността на възрастта е, както може да се види от (5.3.10), комбинация от характеристики на модериращите свойства на материята (знаменателят е тройно произведение на модериращата мощност xSs и транспортното макроразрез на материята Str).

Стойността на възрастта за вещество (среда) определя мярката за способността на това вещество (среда) да даде определенсредноквадратично пространствено изместване на модериращите неутрони в него.

Следователно всяко хомогенно вещество се характеризира снеговатастойност на възрастта на неутроните с всякаква енергия E. По-специално, възрастта на топлинните неутрони:

- за вода при нормални условия tto = 27,3cm2;

- за графит tto = 352cm2и т.н.

Посочените стойности на възрастта на термичните неутрони се наричат ​​стандартни, т.е. те са валидни само при нормални условия (при атмосферно налягане и температура 20 ° C) за първоначална енергия Eo = 2 MeV и енергия на омрежване Ec = 0,625 eV. Факт е, че възрастта на топлинните неутрони в общия случайзначителнозависи от параметрите на състоянието на материята - налягане и температура.

5.3.5.Зависимостиtmот температурата и налягането.Във формулата за възрастта на топлинните неутрони (5.3.10a) има три величини (Ec, Ss и Str) в зависимост от температурата на веществото и две - от налягането (Ss и Str).

а) С повишаване на температурата всички вещества намаляват своята плътност (g) в различна степен и ядрената концентрация N \u003d gNA / A; следователно, с повишаване на температурата, стойностите на две макросекции намаляват (Ss = ssN и Str = strN); намаляването на стойностите на тези напречни сечения (те са в знаменателя на (5.3.10a)) води до увеличаване на стойността на възрастта на топлинните неутрони. По този начин намаляването на температурата на плътността на материята води до увеличаване на възрастта на топлинните неутрони в нея.

*) Разбира се, казаното е от съществено значение само за течните и газообразни вещества: в твърдите реакторни материали (горивен състав, структурни материали, твърди модератори), които се характеризират с изключително ниски (от порядъка на 10-6) стойности на температуратакоефициентите на обемно разширение, промяната на температурата и плътността при възрастта на топлинните неутрони е почти незабележима. Но за охлаждащата течност (вода) компонентът на плътността на температурната промяна във възрастта е не само съществен, но и решаващ.

Но не само стойностите на макросекциите, но и стойността на енергията на омрежване Ec зависи от температурата: колкото по-висока е температурата на средата, толкова по-висока е температурата на неутроните Tn в нея, толкова по-твърд е спектърът на топлинните неутрони, т.е. колкото по-голям е неговият максимум, дясното крило и "опашката" се изместват към областта на по-високи кинетични енергии, което означава, че стойността на енергията на омрежване (току-що разположена на "опашката" на Максуелския аспект ром) нараства с повишаване на температурата. И ако е така, тогава с повишаване на температурата възрастта на топлинните неутрони трябва да намалява - в съответствие с формула (5.3.10a).

Горното разсъждение се вписва в проста и доста ясна схема на качествения ефект на температурата върху стойността на възрастта tt:

Схема на непрякото влияние на температурата на средата върху възрастта на топлинните неутрони в нея.

По този начин стойността на възрастта на топлинните неутрони в общия случай е доминирана от два конкурентни фактора. Въпрос:Кой е преобладаващият?

-В твърди материали(горивен състав, графит, циркониева сплав, неръждаема стомана) възрастта на топлинните неутрони леко се увеличава с повишаване на температурата (намаляването на плътността на твърдите материали е изключително незначително; ефектът на температурата върху възрастта на топлинните неутрони може да се проследи само по горната верига, чрез увеличаване на Ec);

-в течности, пари, газовеопределящият фактор е ефектът от температурната промяна на плътността, следователно, с повишаване на температуратавъзрастта на топлинните неутрони в тях недвусмислено се увеличава. Това се отнася за вода, водна пара, азот и хелий - фигурантите на активните зони на битовите топлинни реактори на атомни електроцентрали.

По-специално, във водата на активната зона на ВВЕР, когато реакторът се нагрява от 20 до 300 ° C, стойността на възрастта на топлинните неутрони се увеличава от приблизително 30 на 80 cm 2.

-възрастта на топлинните неутрони в околната среда на активната зона на ВВЕР, където водата заема повече от половината от общия обем на активната зона, с повишаване на средната температура на активната зона, тя същонедвусмислено се увеличава, което трябва да се дължи на преобладаващото влияние на водата върху стойността на възрастта над другите материали на активната зона.

б) Що се отнася до влиянието на налягането върху възрастта на топлинните неутрони, това влияние е незначително за твърди материали, слабо значимо за такива почти несвиваеми течности като вода и най-значимо за газове и пари.

За да бъде фундаментално, трябва да се отбележи, че с увеличаване на налягането (p), плътността на водата (g) леко се увеличава и следователно стойностите на нейната молекулна концентрация (N) и напречните сечения Ss и Str се увеличават и следователно стойността на възрастта на топлинните неутрони с увеличаване на наляганетопада.

Въпреки това, барометричната промяна в плътността на водата е незначителна и следователно барометричната промяна в възрастта на топлинните неутрони също е незначителна.

---