Импульсный реактор. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Импульсный реактор - ядерный реактор ,в к-ром цепная реакция деления ядер развивается на мгновенных нейтронах и носит импульсный характер. На короткий промежуток времени (от 10^-4 с до 10^-1 с) в И. р. с помощью спец. устройств (модуляторов реактивности) создаётся надкритич. состояние, т. е. коэф. размножения нейтронов К в реакторе становится больше 1 (без учёта запаздывающих нейтронов), и мощность И. р. (т. е. интенсивность процесса деления ядер) быстро нарастает. Затем И. р. переводится в подкритич. состояние и процесс затухает. И. р. служат источниками нейтронных импульсов. Выделяющаяся в результате деления энергия не используется и отводится теплоносителем. По способу инициирования и гашения импульсов И. р. разделяются на 3 типа. Самогасящиеся И. р. (апериодические, взрывные) работают в режиме редких апериодич. вспышек мощности. Импульс развивается в результате быстрого введения в активную зону реактора уранового стержня (в И. р. на быстрых нейтронах) или выведения поглощающих нейтроны стержней (в И. р. на тепловых нейтронах), а гасится в результате влияния энерговыделения на коэф. размножения нейтронов (отрицат. обратная связь). Так, в И. р. на быстрых нейтронах затухание импульса происходит вследствие теплового расширения активной зоны и соответствующего увеличения утечки нейтронов. В И. р. на тепловых нейтронах механизмы гашения цеппой реакции деления более разнообразны: из-за нагрева замедлителя тепловые нейтроны менее эффективно делят ядра урана; увеличивается резонансное поглощение нейтронов из-за уширения резонансов (эффект Доплера); уменьшается плотность жидкой активной зоны (водный раствор урана) из-за возникновения пузырьков газа, образующегося при радиолизе жидкости, и др. Сильный эффект самогашения возможен только при нагреве реактора за время импульса до температуры порядка 1000 К. Время, необходимое для охлаждения реактора, определяет частоту повторения вспышек (не чаще 2-3 раз в сутки). Типичные параметры самогасящихся И. р. на быстрых нейтронах: 10¹⁷-10¹⁸ актов деления за 1 импульс; полуширина импульса 25-700 мкс; поток нейтронов за время импульса (флюенс) 10¹⁵ нейтр/см². Для И. р. на тепловых нейтронах: 10¹⁸-10²⁰ делений за импульс; полуширина импульса 3-100 мс; флюенс тепловых нейтронов 10¹⁷ нейтр/см². Самогасящиеся И. р. используются для изучения мгновенного воздействия нейтронного и g-излученнй на материалы, приборы и биол. объекты; для испытания ТВЭЛов ядерных реакторов в условиях аварии, для разработки лазеров с ядерной накачкой; для нейтронного активационного анализа. Гл. проблема для самогасящихся И. р.- т. н. тепловой удар, возникающий вследствие того, что тепловое расширение элементов активной зоны не успевает реализоваться за время нагрева (сжатая пружина). В металлич. конструкциях активной зоны И. р. на быстрых нейтронах в результате этого развиваются напряжения, достигающие предела прочности, что ограничивает энергию импульса. Периодич. И. р. (мигающий, пульсирующий) работает в режиме периодически повторяющихся импульсов мощности, к-рые инициируются и гасятся за счёт периодич. движения части активной зоны, части отражателя либо замедлителя (модулятора реактивности). Полуширина импульса

где t - время "жизни" одного поколения мгновенных нейтронов в реакторе, g - скорость изменения коэф. размножения нейтронов за счёт движения модулятора реактивности в момент времени, соответствующий максимуму импульса. Короткий импульс можно получить только в реакторе на быстрых нейтронах, где t мало (10^-8-10^-7 с). Периодич. И. р. занимают промежуточное положение между самогасящимися И. р. и обычными непрерывными реакторами. Они уступают первым по интенсивности импульсов и вторым по ср. мощности, однако значительно превосходят последние по значению потока нейтронов в импульсе, а первые - по ср. мощности. Так, ИБР-2 (ОИЯИ, Дубна), самый мощный из трёх функционирующих И. р. этого типа, имеет ср. мощность 2 МВт, частоту импульсов 5 с^-1, полуширину импульса быстрых нейтронов 215 мкс, плотность потока тепловых нейтронов на поверхности внеш. замедлителя в максимуме импульса 10¹⁶ нейтр/см²с. Осн. назначение периодич. И. р.- исследования на выведенных пучках медленных нейтронов с применением нейтронной спектроскопии по времени пролёта, особенно для целей нейтронографии конденсированных сред. Для сокращения длительности нейтронного импульса необходимы быстрые модуляторы реактивности, способные изменять коэф. размножения нейтронов со скоростью ~100 с^-1. Бустеры - подкритич. реакторы (K<1), в к-рых импульс мощности инициируется нач. импульсом нейтронов от внеш. источника, размножение нейтронов в активной зоне гасится при затухании цепной реакции деления после выключения источника. Длительность нейтронного импульса в бустере больше длительности внеш. источника на величину порядка t/(1- k), где t - время жизни мгновенных нейтронов, k - эффективный коэф. размножения. Количество нейтронов, генерированное в импульсе в 1/(1-k) раз, превышает число нейтронов источника. В качестве внеш. источника используют фотонейтроны из мишеней импульсных сильноточных ускорителей электронов с энергией 30-100 МэВ (на 100 электронов в мишени рождается приблизительно 1 нейтрон). Более эффективны протоны с энергией ~1 ГэВ. В бустерах удаётся получить наиб. короткие импульсы (~1 мкс), однако при более низкой мощности.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

Импульсный реактор

Литература по импульсным реакторам