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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.



Inmediatos: Espectro de energıa cinetica continua, en un rangoenergetico de 0.1 MeV a 10 MeV, siendo Ec = 2 MeV.



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.



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.


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.



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.


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


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.


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