Acceleratori e Reattori Nucleari
Saverio Altieri
2013-14
Dipartimento di Fisica Università degli Studi - Pavia
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reattore finito
Usiamo una costante k per modulare il termine sorgente in modo da compensare le
fughe dal sistema e le catture parassite in modo da mantenere il flusso costante nel
tempo; quando si riesce a mantenere il flusso costante, l’equazione diventa
definendo
oppure
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k rappresenta proprio il fattore di moltiplicazione
neutroni prodotti nelle fissioni
generazione attuale
neutroni che fuggono dal sistema
generazione precedente
catture parassite
generazione precedente
somma dei neutroni della generazione precedente
da questa possiamo calcolare k ossia le condizioni di criticità del reattore
ma non abbiamo ancora B (bisogna risolvere l’equazione di diffusione)
assorbimento totale: Fuel-Coolant
fattore di moltiplicazione
per un reattore veloce
infinito
se k = 1 allora il flusso è costante nel tempo
risolvendo l’equazione del reattore troveremo che B è legato alla geometria e alle
dimensioni del reattore; per cui
-fissate geometria e dimensioni si calcola B e popi bisogna aggiustare la composizione del
reattore in modo da avere valori di k e di L che soddisfino l’equazione di criticità;
-fissata la composizione, bisogna determinare geometria e dimensioni per avere un B che
soddisfi l’equazione di criticità
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la probabilità di
non fuga dei
neutroni
Il fattore di moltiplicazione per un reattore
veloce finito è dato da quello di un reattore
veloce infinito moltiplicato per la probabilità di
non fuga dei neutroni
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Sistema critico a forma di slab infinito, senza sorgenti esterne; i
soli neutroni presenti sono quelli prodotti dalle fissioni
La simmetria del problema impone
anche che il flusso sia una funzione pari
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al crescere di a B1 tende a zero
il flusso tende ad essere piatto
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il flusso cosinusoidale lungo
lo spessore dello slab
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diverge
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come il cilindro infinito
come lo slab
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E facendo il rapporto fra le due
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LA FUGA DALLE RISONANZE
Totale 238U
ALTRI MATERIALI (238U) ASSORBIMENTO
En  1MeV  En  0.025eV
PASSAGGIO
ATTRAVERSO LE
RISONANZE
CATTURE PARASSITE
Produzione del plutonio
ALTRI MATERIALI CHE ASSORBONO
NEUTRONI E DIVENTANO RADIOATTIVI
Fissione a soglia
238U
ad energie termiche
ad energie termiche
Neutroni emessi per fissioni ad energie termiche + veloci
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gruppo veloce
Escono per scattering dal gruppo veloce
Entrano per fissione nel gruppo veloce
Neutroni emessi per fissioni ad energie termiche + veloci che appaiono come
sorgenti nel gruppo veloce
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gruppo termico
che escono per scattering dal gruppo veloce
dei
solo
raggiungono il gruppo termico, per cui è
veloce
termico
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gruppo veloce
gruppo termico
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Note geometria e dimensioni si calcola il buckling
La composizione deve essere
aggiustata in modo che venga
rispettata la condizione di criticità
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V  mM
NA
M M NM
NM
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reattore sferico
diffusione in un
mezzo infinito
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per reattori moderati ad
acqua leggera
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