Экология и производственная безопасность

318 питающий электромагнит, автоматичес- ки выключается и стержни опускаются под действием силы тяжести. Но такое устройство не могло бы успешно рабо- тать, если бы все нейтроны деления ис- пускались одновременно. Средняя про- должительность жизни  основной час- ти нейтронов (среднее время жизни од- ного поколения), т.е. средний промежу- ток времени между двумя последователь- ными поколениями, очень мал (около 0,001 с) в реакторе с тяжелой водой. Не- обходимо учитывать также, что измене- ние числа нейтронов во времени в ре- зультате цепной реакции происходит по экспоненциальному закону: n = n 0 e rt /  , где n – число нейтронов в момент вре- мени t ; n 0 – число нейтронов в началь- ный момент времени; r = ( k – 1) пред- ставляет собой реактивность реактора (при k > 1 происходит развивающаяся реакция, число делений непрерывно ра- стет и реакция может стать взрывной; при k = 1 происходит саморазвивающая- ся реакция; при k < 1 идет затухающая- ся реакция). Постоянная времени реактора  / r очень мала даже при не- больших значениях реактивности. На- пример, при r = 0,005 число нейтронов возрастает в 150 раз за время  = 1 с. Однако известно, что 0,75 % нейт- ронов испускается с запаздыванием, ко- торое для большей части нейтронов дос- тигает нескольких десятков секунд. Сред- няя продолжительность жизни становит- ся при этом равной 0,1 с. Размеры реакто- ра рассчитывают таким образом, чтобы они были критическими для всей совокуп- ности нейтронов и подкритическими для одних незапаздывающих нейтронов. Для реакторов важной характери- стикой является мощность, т.е. число делений, происходящих в единицу вре- мени. Каждое деление связано с выде- лением примерно 200 Мэв, что эквива- лентно 3,2  10 -4 эрг = 3,2  10 -11 вт  с. При 3,1  10 7 деление/с реактор имеет мощ- ность в 1 кВт. С другой стороны, если при работе реактора плотность потока нейт- ронов равна n нейтронов/см 3 , а их сред- няя скорость –  см/с, то поток нейтронов Ф = n  и выражается в нейтрон/см 2  с. Поток нейтронов связан с общим чис- лом делений А в единицу времени соот- ношением: А = N  Ф V , где N – число атомов делящегося веще- ства на 1 см 3 ;  – эффективное сечение деления; V – объем реактора. Мощность реактора равна: Р = ( N  Ф V )/3,1  10 7 кВт. Средний поток в реакторе, работа- ющем при мощности 1000 кВт на 1 кг урана, соответствует обычно 3  10 12 ней- трон/см 2  с. Максимальный поток в цен- тре реактора (осевой канал) примерно в три раза выше. Иногда употребляют тер- мин интегральный поток ( n  t) для обо- значения общего числа нейтронов, про- низывающих 1 см 2 поверхности тела в течение времени t. Мощность и плотность нейтронов возрастают с увеличением реактивности. Реактивность  – параметр, харак- теризующий отклонение ядерного реак- тора от критического состояния:  = ( k эфф – 1)/ k зфф , где k зфф – эффективный коэффициент размножения. При  > 0 мощность ре- актора возрастает; при  < 0 – уменьша- ется; при  = 0 – постоянна во времени. Мощность должна постоянно уве- личиваться, но на практике она ограни- чивается отрицательным температур- Яде-Яде