Величина обогащения, необходимая для поддержания стационарной цепной реакции

Нужно ли обогащение, для ядерных реакторов? Для ответа на вопрос рассмотрим . Очевидно, необходимо для стационарной цепной реакции ³1. В выражении для произведение epf»1, поэтому максимальным условием осуществления незатухающей цепной реакции является h³1.

Рассмотрим h

здесь "5" u "8" о бозначают, соответственно U²³⁵ и U²³⁸.

Иначе

Это уравнение показывает условие на обогащение горючего

Учтем, что n~2.5, s_a5@1.5s_f5, тогда обозначение

Из этой формулы видно, что минимальное обогащение равно отношению микросостояний, а так как последние являются функциями энергии, то и минимальное обогащение будет зависеть от энергий, при которых происходит поглощение нейтронов. Эта зависимость имеет следующий вид (рис.4.3.1.) (после усреднения по резонансам).

Зависимость обогащения от энергии, при которой происходит поглощение нейтронов

sбарн

Е эВ

sf5

s а 8

рис 4.3.1.

Таблица 4.3.1.

Зависимость обогащения от энергии, при которой происходит поглощение нейтронов

Е эв
0.1-1 Мэв	0.1
10-100
0.025	0.004

Из таблицы 4.3.1. видно, что обогащение минимально в тепловой области энергий, причем в естественном уровне даже больше, чем требуется. Наименее удобно вести процесс в резонансной области.

Для ведения процесса на быстрых нейтронах требуется более высокое обогащение (>0.1). Причем, если для теплового реактора необходимо полностью замедлить нейтроны до тепловых энергий, то для быстрого реактора необходимо полностью избежать замедления.