Введение к работе
В диссертации представлены результаты исследований по описанию неупругих процессов взаимодействия нейтронов с легкими ядрами на основе кинематических методов анализа ядерных реакций, алгоритм вычисления нейтронных керма-факторов, результаты оценки нейтронных данних для пяти легких изотопов, анализ и оценка знерговыделения при делении актиноидов нейтронами, описание машинной библиотеки групповых данных об энерговыделении в нейтронных реакциях.
Актуальность работы. Современные методы расчвта реакторов на быстрых нейтронах, использующие многогрупповые подходы, требуют детального знания большого числа ядерных данных,в том числе нейтрон-но-энергетичееких характеристик топливо-сырьевых и конструкционных материалов, а также накапливающихся в процессе работы установки продуктов деления и актиноидов.
Необходимость увеличения эиергообеспеченности космических аппаратов требует рассмотрения ядерных источников энергий как наиболее перспективных. Однако жесткие массо-габаритные ограничения, накладываемые на космические ЯЭУ, и чрезвычайно высокая напряженность по тепловым параметрам обуславливают повышенные требования ц надежности прогнозирования их физических характеристик ( интегральное энерговыделение в каналах, тепловыделение в теневой защите и др. ). Это в свою очередь накладывает особые требования к полноте, точности и надежности константного обеспечения. Этого же требуют современные и будущие исследования проектов термоядерных реакторов, для обеспечения ядерными данными которых необходимо учитывать специфику процессов реакции синтеза, обусловленной высокой энергией испускаемых нейтронов. Это существенно увеличивает число возможных каналов реакций и приводит к необходимости знать энергетические спектры возникающих при неупругих взаимодействиях вторичных нейтронов, которые определяют как протекание большинства процессов в бланкете и защите, так и коэффициент воспроизводства трития, тепловыделение, радиационные повреждения и активацию материалов.
Для обеспечения допустимой погрешности расчетов пространственного распределения тепловыделения в ЯЭУ ( 3+5^ в ядерном топливе активной зоны и 10+20 в конструкционных материалах )неоохо-димо создание полного и точного константного обеспечения и удобной
вычислительной модели расчета тепловыделения. Наиболее приемлемым и признанным в мировой практике служит метод с использованием кер- ма-факторов, учитывающих все процессы взаимодействия нейтронов с ядрами среды, в которой они замедляются.
Таким ооразом, создание полного, точного и надежного конствн- '. тного обеспечения для расчета как переноса нейтронов, так и тепловыделения в космических аппаратах, быстрых и термоядэрных реакторах является актуальной задачей.
В процессе раооты ЯЭУ происходит накопление продуктов деления и актиноидов, в результате распада которых создается остаточное тепловыделение, представляющее опасность в аварийных остановках. Для исследования температурных режимов работы твэлов в активной зоне ЯЭУ после срабатывания аварийной системы защиты требуется де-\ тальное описание пространственно-временного распределения остаточного тепловыделения. Сделать это в широком диапазоне изменения времени выдержки ценой незначительных ' затрат машинного времени можно только в том случае, если расчеты будут проводиться на основании методик, использующих для описания остаточного тепловыделе- ния продуктов деления эмпирические зависимости, итсюда получение ' этих эмпирических зависимостей для основных компонентов, ядерного топлива составляет другую актуальную задачу.
Цель работы.
-
Развитое кинематических методов анализа и описания ядерных реакций с целью получения энергетических распределений вторичных частиц, кинематических соотношений для перехода из одной в другую систему координат и дифференциальных сечений, позволяющих обработку экспериментальной информации с учетом всех возможных неупругих" процессов при проведении оценки нейтронных данных.
-
Разработка удобного и точного метода вычисления тепловыделения при взаимодействии нейтронов с ядрами средн.
-
оценка нейтронных данных для важных в практическом применении легких ядер ("''LI, Ве и io,tlB).
-
Анализ, оценка и получение эмпирических зависимостей от основных параметров делящегося ядра полного знерговыделения и его компонентов при делении нейтронами актиноидов, необходимое для расчетов пространственно-временного распределения тепловыделения в делящихся средах.
5. Создание машинной библиотеки групповых нейтронных керма-факчо-ров, обеспечивающей расчет тепловыделения в конструкциях ЯЗУ. Новизна работы.
-
Кинематические методы, традиционно"используемые в исследованиях процессов взаимодействия элементарных частиц, применены к весьма актуальной в настоящее время задаче анализа и описания неупругих процессов взаимодействия нейтронов с легкими ядрами. На основе этих методов для двухчастичных взаимодействий получены аналитические выражения энерго-угловых распределений-продуктов реакции в случаях одновременного образования, частиц с учетом их кулоновского взаимодействия и многокаскадных реакций, учитывая и широкие уровни возбуждения промежуточных составных ядер.
-
Дан алгоритм вычисления нейтронных керма-факторов с учетом ссех известных процессов взаимодействия нейтронов с веществом на основе файлов оцененных данных .Точность вычисленных керма-факторов определяется'полнотой и точностью использованной в расчетах информации по ядерным реакциям."'г! . '',;'
-
Используя аналитическое описание неупругих процессов, разработан метод обработки экспериментальных данных по дважды дифференциальным сечениям неупругих рассеяний нейтронов с целью получения интегральных и дифференциальных сечений каналов реакции. При этом было достигнуто наилучшее описание экспериментальных данных.
-
На основе подставления сечений в виде аппроксимирующих функций реализован вые :кооффективный метод оценки сечений с помощьо вычисления оптимальных параметров из условия наилучшего описания экспериментальных данных.
-
Выполнена новая оценка нейтронных данных для изотопов6-^, 'Be и
* В; Рёакцйи'неупругого рассеяния нейтронов исследованы с учетом всех возможных процессов взаимодействия.
-
Ьылолнена,новая-оценка энергетических характеристик, при делении актиноидов нейтронами. Для основных компонентов ядерного топлива они изучены в'зависимости от анергии нейтронов.
-
Впервые создана отечественная библиотека нейтронных керма-факторов для 122 нуклидов ( 94 неделящиуся и 28 делящихся ),
Научная и'практическая ценность работы. Научная ценность работы состоит в применении кинематических метод'в изучения неупругих взаимодействий для описания дваады дифференциального ''..'
сечения в реакциях с одновременным испусканием нескольких частиц и
в многокаскадных процессах; в исследовании неупругих процессов вза
имодействия нейтронов с легкими ядрами;' в разработке метода оценки
сечений на основе имеющейся, экспериментальной информации и алго~
ритма вычисления нейтронных керма-факторов с учетом всех процессов'
взаимодействия нейтронов с. ядрами среда;, в исследовании оощшс. за
кономерностей поведения пенного анерговыделения при делении ней- :
тронами и' его компонентов от основных параметров делящегося.-ядра./..'.-.
' Для .практического приманешгя полученные оцененные - нейтронные.-.
данные включены в отчественную -.библиотеку БРОВД, а вычисленные:
нейтронные'." керма-фвкторы". вошли в : созданную ' машинную библиотеку
. групповых -неятроных керма-факторов для' раочеть тепловыделения. .
Основные положения,' выносимые as запрету. '-':':-.;
і. Развитие методов.кинематического-анадиза.и описания ядерных ре
акций, позволивших' получить э«ёргетически9..распрвделввдя.-втор'ичвдх'
частиц и деэядн дифференциальные сечения .в реакциях с-одновремен- .
шм'испусканием несколыаос.'частиц. к в маогокаскадных раакциях,: не-
соходимых для 'описания леупругих. процессов взаимодейстьш. нейтро
нов с легкими .ядрами. . ..'.. .'__' "''.' '"''
-
Алгоритм.вычисления нейтронных керма-факторов. .
-
Результаты выполненных оценок нейтронвдх данных для изотопов e,7Ll, "fie и'.*о;.1*в в диапазоне анергий нейтронов от тепловых до
20 МЭВ.':-"
-
Результаты оценки полного энерговыделенйя и его компонентов при делении актиноидов.нейтронами.
-
Библиотека групповых, нейтронах керма-факторов.
Личный вклад автора. .Все, что изложено в диссертации, выпол
нено автором, лячно, за исключением машинной-оиалиогеки групповых '
нейтроных керма-факторов, в .создании которой принимали участие Ни
колаев М.Н., Кривцов. А.С. и Забродёквя А; С.'при определяющем вкла
де, автора.'- '."'..'' ,-.''-' - ' '
дггробацкя' работы. Основвде результата диссертации опубликованы в
открытой печати. ..'-.''
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из. введения, , пяти глав и заключения. В ней содержится 202 страницы, включая 31
