Η επίδραση της συσσώρευσης νετρονίων στους πυρηνικούς αντιδραστήρες αποδείχθηκε για πρώτη φορά

Ο χειριστής του αντιδραστήρα Nicholas Thompson του Εθνικού Εργαστηρίου Los Alamos βοηθά στην προετοιμασία μετρήσεων πλήθους νετρονίων στην κρίσιμη εγκατάσταση αντιδραστήρων Waltossin στο Rensselaer Polytechnic στο Schenectady της Νέας Υόρκης. Πίστωση: Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos

Για πρώτη φορά, έχει αποδειχθεί ένα μακροχρόνιο αποτέλεσμα συσσώρευσης νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, οι οποίοι μπορούν να βελτιώσουν την ασφάλεια των αντιδραστήρων και να δημιουργήσουν πιο ακριβείς προσομοιώσεις, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό. Φυσική Επικοινωνίας Φύσης.


«Η θεωρία της κατάψυξης νετρονίων έχει θεωρηθεί για χρόνια, αλλά δεν έχει αναλυθεί ποτέ αντιδραστήραςείπε ο Νίκολας Τόμπσον, μηχανικός στο Los Alamos Advanced Nuclear Technology Group. “Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι καθώς σχηματίζονται σχάσεις νετρονίων και περισσότερα νετρόνια, μερικά σχηματίζουν μεγάλες συσσωματώσεις ενώ άλλα πεθαίνουν γρήγορα, με αποτέλεσμα την ακόλουθη – αποκαλούμενη” κλίση ενέργειας “ή ασύμμετρη παραγωγή ενέργειας.”

Η κατανόηση αυτών των διακυμάνσεων συστάδων είναι ιδιαίτερα σημαντική για την ασφάλεια και την ακρίβεια της προσομοίωσης, ιδιαίτερα όταν οι πυρηνικοί αντιδραστήρες αρχίζουν να λειτουργούν για πρώτη φορά. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Προστασίας από την Ακτινοβολία και την Πυρηνική Ασφάλεια (IRSN) και την Αρχή Ατομικής Ενέργειας (CEA), που βρίσκονται και οι δύο στη Γαλλία.

«Ήμασταν σε θέση να μοντελοποιήσουμε τη ζωή κάθε νετρονίου μέσα Πυρηνικός αντιδραστήρας“Δημιουργήστε ένα οικογενειακό δέντρο για κάθε ένα”, είπε ο Τόμπσον Αυτό που έχουμε δει είναι ότι ακόμη και αν ο αντιδραστήρας είναι αρκετά κρίσιμος, οπότε ο αριθμός των χωρισμάτων από τη μία γενιά στην άλλη, μπορεί να υπάρχουν πολλές ομάδες που σχηματίζονται και άλλες που πεθαίνουν γρήγορα. “

Αυτό το φαινόμενο ομαδοποίησης έχει γίνει σημαντικό να γίνει κατανοητό λόγω του α Στατιστική έννοια Γνωστό ως ναυάγιο του παίκτη, πιστεύεται ότι το Blaise Pascal προήλθε από αυτό. Στη σύγκριση στοιχημάτων, η ιδέα λέει ότι ακόμη και αν οι πιθανότητες νίκης ή απώλειας κάθε μεμονωμένου στοιχήματος είναι 50%, η στατιστική βεβαιότητα ότι ο παίκτης θα χρεοκοπήσει είναι 100% εντός της περιόδου στοιχήματος.

Στους πυρηνικούς αντιδραστήρες, από γενιά σε γενιά, κάθε νετρόνιο μπορεί να ειπωθεί ότι έχει περίπου 50% πιθανότητα θανάτου ή σχάσης να παράγει περισσότερα νετρόνια. Σύμφωνα με την έννοια της καταστροφής του τζογαδόρου, τα νετρόνια σε έναν αντιδραστήρα μπορεί να έχουν στατιστική πιθανότητα να εξαφανιστούν εντελώς σε κάποια μελλοντική γενιά, παρόλο που το σύστημα βρίσκεται σε κρίσιμη κατάσταση.

Αυτή η ιδέα έχει μελετηθεί εκτενώς σε άλλους επιστημονικούς τομείς, όπως η βιολογία και η επιδημιολογία, όπου υπάρχει το φαινόμενο της γενετικής συσσωμάτωσης. Βασιζόμενοι σε αυτά τα σχετικά στατιστικά μαθηματικά, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να αναλύσει εάν η έννοια της καταστροφής του παίκτη ισχύει για τα νετρόνια σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

“Περιμένετε ότι αυτή η θεωρία θα είναι αληθινή”, λέει ο Jason Hutchinson, ο οποίος συνεργάζεται με την ομάδα προηγμένης πυρηνικής τεχνολογίας του εργαστηρίου. “Πρέπει να έχετε ένα κρίσιμο σύστημα που, αν και ο αριθμός των νετρονίων ποικίλλει μεταξύ των γενεών, έχει κάποιες πιθανότητες να γίνει υποκριτικός και να χάσει όλα τα νετρόνια. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει.”

Για να καταλάβουν γιατί η έννοια της καταστροφής τζογαδόρων είναι λανθασμένη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν πυρηνικό αντιδραστήρα χαμηλής ισχύος που βρίσκεται στην εγκατάσταση Walthousen Reactor Critical στη Νέα Υόρκη. Ο αντιδραστήρας χαμηλής ισχύος ήταν απαραίτητος για την παρακολούθηση της διάρκειας ζωής των μεμονωμένων νετρονίων, διότι οι αντιδραστήρες μεγάλης κλίμακας μπορούν να περιέχουν τρισεκατομμύρια αντιδράσεις ανά πάσα στιγμή. Η ομάδα χρησιμοποίησε τρεις διαφορετικούς ανιχνευτές νετρονίων, συμπεριλαμβανομένου του 3He Neutron Multiple Array Detector (NoMAD) που αναπτύχθηκε από τον Los Alamos, για να παρακολουθεί κάθε αντίδραση μέσα στον αντιδραστήρα.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι ενώ γενιές νετρονίων συγκεντρώνονται σε μεγάλα οικογενειακά δέντρα και άλλοι πεθαίνουν, η πλήρης εξαφάνιση στον μικρό αντιδραστήρα αποφεύχθηκε με αυθόρμητη σχάση ή από τον μη διεγερμένο πυρηνικό διαχωρισμό ραδιενεργού υλικού μέσα στους αντιδραστήρες, ο οποίος δημιουργεί περισσότερα νετρόνια. Αυτή η ισορροπία σχάσης και αυθόρμητη σχάση Αποτρέπει τη συγκέντρωση νετρονίων από το να πεθαίνει εντελώς και τείνει επίσης να εμποδίζει τις εκρήξεις ενέργειας από τη συγκέντρωση νετρονίων.

“Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες εμπορικού μεγέθους δεν βασίζονται μόνο στον αριθμό των νετρονίων για να φτάσουν σε κρίσιμη σημασία, επειδή έχουν και άλλες παρεμβάσεις όπως ο έλεγχος της θερμοκρασίας και η ράβδος ελέγχου”, δήλωσε ο Hutchinson. «Αλλά αυτό το κουίζ ενδιαφερόταν να απαντήσει σε βασικές ερωτήσεις νετρόνιο Στους αντιδραστήρες, τα αποτελέσματα θα έχουν αντίκτυπο στα μαθηματικά που χρησιμοποιούμε για την προσομοίωση των αντιδραστήρων και θα μπορούσαν να επηρεάσουν ακόμη και τις μελλοντικές ενέργειες σχεδιασμού και ασφάλειας. ”


Εμπορικός προσομοιωτής πυρηνικών αντιδραστήρων برنامج


περισσότερες πληροφορίες:
Eric Dumonteil et al, Ατελείς αντιδράσεις πυρηνικής αλυσίδας, Φυσική Επικοινωνίας (2021). DOI: 10.1038 / s42005-021-00654-9

το απόσπασμα: Η επίδραση της συγκέντρωσης νετρονίων στους πυρηνικούς αντιδραστήρες παρουσιάστηκε για πρώτη φορά (2021, 13 Ιουλίου) Ανακτήθηκε στις 13 Ιουλίου 2021 από https://phys.org/news/2021-07-neutron-clustering-effect-nuclear- reactor.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Al-Masry Light / Πώς κολυμπούν οι αστροναύτες κατά την πτήση τους;: Μια δύσκολη πρόκληση

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *