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" обозначают, соответственно U235 и U238.
Иначе
Это уравнение показывает условие на обогащение горючего
Учтем, что n~2.5 , sa5@1.5sf5, 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 |
| sа8 |
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.