Презентация Изменение энергии нейтронов при рассеянии. Замедляющая способность вещества онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Изменение энергии нейтронов при рассеянии. Замедляющая способность вещества абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 16 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Физика » Изменение энергии нейтронов при рассеянии. Замедляющая способность вещества
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:16 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:192.00 kB
- Просмотров:69
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№2 слайд
![Условия применимости теории](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img1.jpg)
Содержание слайда: Условия применимости теории замедления
В элементарной теории замедления используются следующие допущения.
Учитывается только упругое столкновения .
Ядро до столкновения покоится.
При этом пренебрегаем неупругим столкновением быстрых нейтронов и химическими эффектами (т.е. рассматриваются нейтроны с энергией Е > 1 эВ).
Пренебрегаем утечкой из среды, т.е. считаем, что среда бесконечна.
№5 слайд
![Среднее значение потери](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img4.jpg)
Содержание слайда: Среднее значение потери энергии на одно столкновение (1)
Среднее значение можно найти обычным путем:
где (Eм) ‑ вероятность данного значения Ем после одного столкновения.
Вероятность (Eм) должна быть пропорциональна дифференциальному сечению столкновения, приводящему к данному значению Ем.
Обычно известно d() ( ‑ угол рассеяния нейтрона), надо перейти к d(Ем).
№6 слайд
![Среднее значение потери](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img5.jpg)
Содержание слайда: Среднее значение потери энергии на одно столкновение (2)
Рассеяние считаем изотропным в координатной системе центра инерции. Вероятность вылета ядра отдачи под углом 0 (угол вылета ядра отдачи в системе центра инерции (СЦИ)) не зависит от угла 0)
Изотропия означает, что направление вектора скорости (или импульса) нейтрона после столкновения равновероятно по всем направлениям пространства. Если мы будем говорить о пространстве трехмерном, то нужно говорить о распределении элемент телесного угла или двух углов: азимутального угла ψ и орбитального угла – орбитального угла- обозначим его здесь- φ0.
Надо задаться вероятностью иметь значение угла ψ (с разбросом в пределах dψ) и значение φ0 ( с разбросом dφ0) в в элемент телесного угла, ограниченного dψ и dφ0, нормированного на 4π стерадиан. Такая вероятность для изотропного рассеяния равна
Проинтегрировав по всем возможным значениям азимутального угла ψ от 0 до 2π (предполагая изотропию рассеяния), получаем для зависимости от орбитального угла
№7 слайд
![Среднее значение потери](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img6.jpg)
Содержание слайда: Среднее значение потери энергии на одно столкновение (3)
Угол вылета ядра отдачи в СЦИ вдвое больше угла вылета в лабораторной системе отсчета (ЛСО), т.е. 0 = 2, то вероятность вылета ядра отдачи под углом равна
Поскольку Eм = Ecos2, то вероятность данного значения Ем равна
()d = d(cos2) = d(Eм/E )
Т.е. при изотропном рассеянии вероятность любой энергии ядра отдачи от 0 до Е одинакова.
Следовательно, в результате одного упругого столкновения с ядром нейтрон может с одинаковой вероятностью иметь любое значение энергии в интервале
от (1-)Е до Е.
№8 слайд
![Средняя потеря энергии на](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img7.jpg)
Содержание слайда: Средняя потеря энергии на водороде и тяжелых ядрах
Средняя потеря энергии на одно столкновение :
Среднее значение энергии, оставшейся у нейтрона после одного столкновения,
Отношение среднего значения , теряемой при одном столкновении, к начальной энергии Е равно
Эта величина тем больше, чем ближе масса ядра замедляющего вещества М к массе нейтрона m.
Наибольшее значение средней относительной потери энергии
наблюдается при замедлении на водороде, так как масса протона практически равна массе нейтрона и
= 4Mm/(M+m)2 = 1.
№9 слайд
![Средняя потеря энергии на](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img8.jpg)
Содержание слайда: Средняя потеря энергии на водороде и тяжелых ядрах
Следовательно, при столкновении с протоном (покоящимся) нейтрон теряет в среднем половину своей энергии.
Для других ядер < 1 и средняя относительная потеря энергии
Для ядер с массой M >> m величина
где А – массовое число, атомный вес.
№10 слайд
![Среднее логарифмическое](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img9.jpg)
Содержание слайда: Среднее логарифмическое изменение энергии
Так как средняя относительная потеря энергии нейтрона сохраняется постоянной при изменении абсолютного значения энергии в процессе замедления, то удобно характеризовать ее средним изменением логарифма энергии при одном столкновении
Здесь n ‑ порядковый номер столкновения, испытанного нейтроном.
Из определения ξ ясно, что энергия En после n-го столкновения определяется соотношением
где Е0 – начальная энергия нейтрона.
№11 слайд
![Средняя потеря энергии на](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img10.jpg)
Содержание слайда: Средняя потеря энергии на водороде и тяжелых ядрах
Величину ξ можно найти, усредняя ln(E0/E1) по распределению (E1) – вероятность энергии Е1 после столкновения:
Возможные значения энергии нейтрона после столкновения: Е0 – нейтрон не потерял энергии; Е0(1-) – потерял максимум энергии Е0.
№13 слайд
![Средняя логарифмическая](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img12.jpg)
Содержание слайда: Средняя логарифмическая потеря энергии для смеси ядер
средняя логарифмическая потеря энергии для смеси ядер.
Эта величина аддитивна в следующем смысле:
Пример: Рассчитать среднюю логарифмическую потерю энергии нейтрона на одно столкновение для воды (H2O)
Используем выражение для макроскопического сечения рассеяния для воды
ΣSH2O=NH2O(2σH+σO)
и так же используем макросечения для каждого элемента в отдельности
ΣSH=2NH2OσSH
ΣSO=NH2OσSO
В формуле для расчета ξ сокращаем NH2O в числителе и знаменателе и получаем
Учитывая табличные значения
σSH=20 b
σSO=3,8 b
ξH=1
ξO=0,119
Получаем
№14 слайд
![Замедляющая способность](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img13.jpg)
Содержание слайда: Замедляющая способность вещества
Σs и логарифмический декремент энергии вещества ξ, взятые порознь, являются однобокими характеристиками замедляющих свойств:
Σs учитывает только интенсивность рассеяний в единичном объёме вещества,
ξ - только энергетическую сторону процесса замедления на ядрах вещества.
А вот произведение этих двух величин как раз и даёт ответ на вопрос, какой замедлитель является лучшим.
Произведение ξΣs - замедляющая способность вещества.
По величине замедляющей способности можно сравнивать замедляющие свойства различных
Важно, чтобы замедлитель не только интенсивно замедлял нейтроны, но и не поглощал их в процессе замедления: не будем забывать, что любой нуклид обладает ненулевым микросечением радиационного захвата в диапазоне энергий замедления нейтронов в реакторе. Поэтому при равных величинах замедляющей способности материалов с точки зрения сохранения замедляющихся нейтронов лучшим замедлителем будет тот из них, у которого меньше величина макросечения поглощения надтепловых нейтронов.
Коэффициент замедления вещества - отношение замедляющей
способности вещества к его поглощающей способности в интервале
энергий замедления (измеряемой величиной среднего значения
макросечения поглощения вещества в этом интервале).
kз =ξΣs/Σa , где Σs и Σa - макросечения замедления и поглощения
нейтронов
№16 слайд
![Анализ замедлителей К числу](/documents_6/e8ed3ba84e27d53da8137d6cc2859b6a/img15.jpg)
Содержание слайда: Анализ замедлителей
К числу лучших замедлителей, широко используемых в ядерной физике и ядерной технике для превращения быстрых нейтронов в тепловые, относятся вода, тяжёлая вода, бериллий, графит.
Вода. Достоинства обычной воды, Н2О, как замедлителя - доступность и дешевизна. Она является первым замедлителем по величине замедляющей способности, но по величине коэффициента замедления - на пятом месте, уступая тяжёлой воде, бериллию, оксиду бериллия и графиту потому, что вода обладает более высоким значением макросечения поглощения замедляющихся нейтронов. Недостатки воды – низкая температура кипения и поглощение тепловых нейтронов. Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива из обогащённого урана. К недостаткам воды относится то, что в первичных процессах передачи тепла от источника к потребителю вода переносит твёрдые вещества и газы от реактора к другим частям
системы. Замедление нейтронов сопровождается захватом нейтронов и протонов, в результате чего образуются нежелательные радиоактивные примеси. Вода реагирует с реакторными материалами, т.е. Вода обладает химической агрессивностью, особенно при наличии примесей в ней. Большая часть затрат при использовании воды в реакторах обусловлена технологией её приготовления (двойная дистилляция) и необходимостью поддержания в реакторе особого водного режима, направленного на сохранение чистоты воды и создание в ней условий, способствующих минимизации коррозионных процессов в конструкционных материалах. Низкая температура кипения воды при атмосферном давлении (100оС) заставляет использовать её в энергетических реакторах при относительно высоких (16-18 МПа) давлениях.
Вода, как замедлитель, используется в легководных, в основном, водо-водяных реакторах, например, в отечественных ВВЭР.
Тяжёлая вода. Тяжёлая вода (HDO) по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Недостатки: редкая распространённость в природе, энергоёмкая и дорогостоящая технология получения чистой тяжёлой воды
(0.5% примесей в тяжёлой воде снижают коэффициент замедления её почти на порядок). Тяжёлая вода – замедлитель нейтронов в канадском канальном граффито-водном реакторе КАНДУ.
Графит. Графит относится к тяжёлым замедлителям. Применение графита в качестве замедлителя и конструкционного материала в строительстве ядерных реакторов обусловлено его лёгкостью механической обработки, радиационной стойкостью, малым сечением захвата нейтронов (~4 мбарн), и довольно хорошей замедляющей способностью, исключительно высокими тепловыми свойствами, теплостойкостью и
достаточной прочностью. По величине замедляющей способности графит уступает воде, но коэффициент замедления у него существенно выше. По величине коэффициента замедления Kз, т. е. Отношению замедляющей способности к макроскопическому сечению поглощения, реакторный графит (Кз=190) хотя и далёк от D2O (Кз=3300), но близок к Be (Кз=150), BeO (Кз=200) и значительно выше Н2О (Кз=61).
Замедляющая способность графита объясняется его малым (А=12,01) атомным весом. Природный графит содержит до 20% различных примесей, в том числе бор, хороший поглотитель. Поэтому природный графит непригоден как замедлитель нейтронов. Реакторный графит получают искусственно из смеси нефтяного кокса и каменноугольной смолы. Технология получения высокоочищенного реакторного графита сложна и
энергоёмка, что обуславливает его высокую стоимость (>10 долл/кг). Нагретый в воздухе до 400°C графит загорается. Поэтому в энергетических реакторах он содержится в инертной атмосфере: использование для охлаждения графита азотно-гелиевой смеси позволяет поддерживать температуру графитовой кладки не выше 650оС. Ещё один недостаток графита связан с тем, что при облучении в ядерном реакторе свойства
графита значительно изменяются вследствие смещения быстрыми нейтронами атомов углерода из узлов кристаллической решетки и создания в ней структурных изменений.
Графит применяется в промышленных реакторах, предназначенных для наработки оружейного плутония и энергетических графито-водяных реакторах, например, в РБМК.
Бериллий. Бериллий один из лучших замедлителей. Он имеет высокую температуру плавления (1282°C) и теплопроводность, совместим с углекислым газом, водой, воздухом и некоторыми жидкими металлами. Однако, в пороговой реакции 9Be(n, 2n)2α возникает гелий, поэтому при интенсивном облучении быстрыми нейтронами в бериллии накапливается газ, под давлением которого он распухает. Применение бериллия
ограничено его высокой стоимостью. Из бериллия изготавливают отражатели и вытеснители воды в активной зоне исследовательских реакторов, он также используется в некоторых видах атомного оружия. Бериллий и оксид бериллия не получили широкого распространения в качестве замедлителя для энергетических реакторов из-за его высокой стоимости и малой радиационной стойкости.
Итак, наилучшей замедляющей способностью обладает обычная (легкая) вода вследствие большого сечения рассеяния тепловых нейтронов. Поэтому в лёгководных реакторах размеры активной зоны наименьшие. Однако при этом концентрация делящихся нуклидов в ядерном топливе должна быть достаточно высокой, т. е. оно должно быть обогащенным. Это обусловлено большим сечением поглощения нейтронов в обычной воде. Коэффициент замедления графита в 3 раза больше, чем легкой воды, но значительно ниже по сравнению с тяжелой водой. Поэтому в реакторах с графитовым замедлителем критическая масса меньше, чем в лёгководных реакторах, но больше, чем в тяжеловодных. Замедляющая же способность графита наименьшая из этих трех замедлителей. Таким образом, активные зоны реакторов с графитовым замедлителем имеют наибольшие размеры. В них используют топливо с низким обогащением по делящемуся нуклиду.
Скачать все slide презентации Изменение энергии нейтронов при рассеянии. Замедляющая способность вещества одним архивом:
Похожие презентации
-
Дома:62,63 Цель урока: Познакомиться с понятием энергии, как способностью тела совершать работу. Рассмотреть примеры тел, обладающих энергией. Познакомиться с видами энергии.
-
МОУ Колюбакинская СОШ Презентация к уроку по физике на тему : « Расчет изменения внутренней энергии при наг
-
По физике "Расчет стоимости электроэнергии. Электроприборы в быту. Техника электробезопасности" -
-
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: Составит пять тестовых вопросов по теме «Изменение агрегатного состояния вещества». Предложить к каждому вопр
-
Испарение. Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара. 8 класс
-
По физике "Приборы, демонстрирующие закон сохранения механической энергии" - скачать
-
Все изменения, происходящие в природе, называются явлениями природы.
-
Изменение агрегатных состояний вещества
-
СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ.
-
Способы изменения внутренней энергии . Выполнила: учитель физики и информатики Девяткина Т. К. 2011г.