Нейтронные поля в подкритическом реакторе, генерируемом пучком ускоренных протонов

Abstract

В работе исследуются пространственные распределения нейтронного потока, создаваемого пучком протонов в мультиплицирующей среде цилиндрического подкритического реактора. Анализ нейтронных полей основан на решении стационарного уравнения диффузии с внешними источниками нейтронов, генерируемых протонами в столкновениях с ядрами вещества реактора. Область, занимаемая внешними источниками, предполагается сферически-симметричной с объемом, равным объему, занимаемому тормозящимся в среде пучком протонов. Найдено, что при малых эффективных коэффициентах критичности размеры возникающего нейтронного поля определяются областью внешних источников, вне которой величина потока убывает приблизительно экспоненциально, с длиной затухания, равной длине диффузии нейтронов. При приближении коэффициента критичности к единице размеры области горения, стимулированной пучком, существенно расширяются.

В роботі досліджуються просторові розподіли нейтронного потоку, що створюються пучком прискорених протонів у мультиплікаційному середовищі підкритичного циліндричного ядерного реактора. Аналіз нейтронних полів базується на розв’язуванні рівняння дифузії із зовнішнім джерелом нейтронів, що генеруються при зіткненнях протонів пучка з ядрами речовини реактора. Вважається, що область, яку займає зовнішнє джерело нейтронів, є сферично-симетричною з об’ємом, рівним об’єму протонного пучка, який гальмується в речовині реактора. Встановлено, що в уран-плутонієвому середовищі при малих коефіцієнтах критичності розміри нейтронного поля зумовлені, головним чином, розмірами зовнішнього джерела нейтронів. Поза цієї області нейтронний потік спадає приблизно експоненційно, зі сталою спадання, близькою до довжини дифузії нейтронів. При наближенні коефіцієнта критичності до одиниці розміри нейтронного поля значно розширюються вздовж вісі реактора.

Space distributions of the neutron flux that were generated by the fast proton beam in a multiplying matter of a cylindrical subcritical reactor had been investigated. The analysis of neutron fields was grounded on the solution of a stationary diffusion equation with external neutron sources, which are result of the spallation of the reactor fuel nuclei by the fast protons. It was supposed that the area filled by external neutron sources was a sphere with a volume, which was equal to that of a cylindrical proton beam stopping in the matter. It was established that for a small effective criticality factor of the reactor the dimensions of the stimulated neutron field is about that of the external sources area. The neutron flux decreased approximately exponentially with distance from the external sources area. When the criticality factor approached to unity the neutron field dimensions essentially increased. The figures in that report are 6, and references are 12.