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ME4010: Introduccion a la Ingenierıa Nuclear
Clase 6: Ciclo NeutronicoSergio Courtin V.
Marzo 2016
Departamento de Ingenierıa MecanicaFCFM - Universidad de Chile
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoInmediatos & Diferidos
99 % de los neutrones liberados en la fision se emiten en el propioinstante de la misma. El No de neutrones que aparece en una fision(ν), depende del blanco y de la velocidad del neutron incidente. Losvalores de ν para fisiones inducidas por neutrones de 0.0253 eV son:2.43 para U − 235, 2.87 para Pu − 239 y 2.48 para U − 233.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoInmediatos & Diferidos
Inmediatos: Espectro de energıa cinetica continua, en un rangoenergetico de 0.1 MeV a 10 MeV, siendo Ec = 2 MeV.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoInmediatos & Diferidos
Diferidos: aparecen como consecuencia de la desintegracion ra-diactiva tipo emision de neutron experimentada por algunosnucleidos producidos por alguna de las cadenas de desintegra-ciones subsiguientes a la fision.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoInmediatos & Diferidos
A los nucleidos que operan como el Br−87 se les denomina pre-cursores de neutrones diferidos. Tradicionalmente, los precurso-res se han agrupado en seis familias. Cada familia de neutronesdiferidos se caracteriza por:
λi : periodo de desintegracion de su precursor.βi : numero de neutrones emitidos en esta familia respecto alnumero total de neutrones emitidos en la fision
βi =νdi
ν
Ei : energıa caracterıstica con la que aparecen estos neutrones.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoInmediatos & Diferidos
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
Los neutrones nacidos de la fision quedan expuestos a las reaccio-nes con el medio circundante, y estas dependeran de las seccioneseficaces macroscopicas de los diversos materiales que constituyen elreactor.
Fuga
Absorcion:
FisionCaptura
1 Generacion neutronica: conjunto de neutrones que se han pro-ducido por fisiones en el mismo instante de tiempo y que, a suvez, originaran a traves de nuevas fisiones los neutrones de lageneracion siguiente.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoReaccion en Cadena
El ciclo neutronico tiene fundamentalmente dos partes en los reac-tores termicos:
Moderacion: orientada fundamentalmente a hacer perder energıacinetica los neutrones libres para llevarlos a la zona termica.
Difusion: neutrones termicos se difunden en el seno del reactor,interactuando fundamentalmente a traves de reacciones elasti-cas, ganando o perdiendo muy pequenas cantidades de energıaen cada choque, hasta que ocurra cualquiera de los sucesosfinales antes mencionados.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoCriticidad
Regimen estacionario:n = Cte.Φ = Cte.
⇒ Reactor en estado crıtico
Factor de multiplicacion efectivo:
k = keff =ni+1
ni
Factor de multiplicacion infinito: 6 ∃ fugas:
k∞ =νΣf Φ
ΣaΦ
Probabilidad de NO FUGA:
P =nabs
nabs + fugados
⇒ keff = k∞P
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
Ciclo NeutronicoCriticidad
1 k = 1, Crıtico,la poblacion neutronica permanece constante. Elreactor esta en condicion exacta de automantenimiento de lareaccion en cadena.
2 k < 1, Subcrıtico, la poblacion neutronica del reactor decreceexponencialmente con el tiempo. La potencia del reactor seanularıa en pocos segundos, o incluso en fracciones de s.
3 k > 1, Supercrıtico, la poblacion neutronica del reactor aumen-ta exponencialmente; la potencia del reactor alcanza un valorexorbitadamente alto y no podrıa ser extraıda por el refrige-rante del mismo. Este regimen solo es tolerable en un reactordurante fracciones de tiempo muy cortas y en condiciones desupercriticidad no muy separadas del estado crıtico.
ME4010 Clase 6: Ciclo Neutronico
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