Bài giảng Chương 2: Vật lý lò phản ứng hạt nhân - PGS.TS Nguyễn Nhị Điền

Chương 2<br /> <br /> VẬT LÝ<br /> LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN<br /> <br /> PGS TS Nguyễn Nhị Điền<br /> <br /> Đà Lạt, 2014<br /> <br /> 1<br /> <br /> Phần 1<br /> TRẠNG THÁI TỚI HẠN CỦA<br /> LÒ PHẢN ỨNG<br /> <br /> (CRITICAL STATE OF NUCLEAR REACTOR)<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1. Hệ số nhân hiệu dụng<br /> 1.1. Hệ số nhân nơtron k (Neutron multiplication factor)<br /> Hệ số nhân nơtron vô cùng (the infinite neutron multiplication<br /> factor) là tỷ số giữa số nơtron của 1 thế hệ trên số nơtron của thế<br /> hệ trước đó trong môi trường vô hạn (infinite medium):<br /> n2<br /> k∞ =<br /> (3.1)<br /> n1<br /> Nếu k∞ = 1, tới hạn (the reactor is in critical state)<br /> k∞ < 1, dưới tới hạn (the reactor is in subcritical state)<br /> k∞ > 1, trên tới hạn (the reactor is in supercritical state)<br /> 3<br /> <br /> Trong lò ở trạng thái tới hạn, một nơtron của mỗi phân hạch<br /> chỉ gây ra chính xác một phân hạch nữa. Chu trình tồn tại của<br /> nơtron được chỉ ra trên Hình 3.1. Trong một phân hạch, có<br /> khoảng 2.43 nơtron nhanh sinh ra. Trong lò ở trạng thái tới<br /> hạn, chỉ một nơtron hoàn thiện hết chu trình để duy trì phản<br /> ứng dây chuyền. Còn 1.43 nơtron khác bị mất đi do bị rò ra<br /> ngoài hoặc bị bắt.<br /> Nơtron<br /> nhanh<br /> phân hạch<br /> <br /> Quá trình làm<br /> <br /> chậm đến<br /> nơtron nhiệt<br /> <br /> Nơtron bị hấp<br /> thụ và nơtron<br /> gây phân<br /> hạch với 235U<br /> <br /> Hình 3.1. Chu trình sống của nơtron.<br /> 4<br /> <br /> Hệ số nhân hiệu dụng keff (effective neutron multiplication<br /> factor) áp dụng cho môi trường có hạn (finite medium), tức là<br /> cho LPƯ có kích thước giới hạn. Khi đó, hệ số nhân keff hiệu<br /> dụng bằng:<br /> keff = k∞ Pf Pt<br /> (3.2)<br /> ở đây, Pf là xác suất tránh rò nơtron nhanh trong quá trình làm<br /> chậm;<br /> Pt là xác suất tránh rò nơtron nhiệt trong quá trình khuếch<br /> 1<br /> tán;<br /> 2 2<br /> Pf = 1 + B L s<br /> (3.3)<br /> 1<br /> 1 + B 2 L2<br /> P =<br /> (3.4)<br /> t<br /> <br /> Ls là độ dài làm chậm của nơtron nhanh; L là độ dài khuếch tán<br /> của nơtron nhiệt; B2 là số Buckling.<br /> 5<br /> <br />