т намного быстрее, чем вавшийся в (3.21), успе-ка, облучившего Th.

(3.23)

лится нейтронами спек-Зотопов урана и плуто-

и

0,308

[ схеме будет нарабаты-i характеристики горю-и урана-234, будет общительно ббльшим, чем

ЭО г урана? Вероятность I радиационного захвата i дейтфия. Она пропор-ередь, задается выходом очки Rj, окружающей

(3.24) (3.25)

, поэтому вероятность гоке) окажется равной вероятность наработки

(3.26)

а точность, но неплохо шо.

Полное количество наработанного (воспроизведенного) горючего для инициаторов mgocnp , состоящего из смеси урана-233 и урана-234, связано с закладкой тория M-ph через вероятность :

>23

(3.27)

В таблице 3.3 приводятся характеристики воспроизводства урана при разных радиусах воспроизводящей ториевой оболочки Rj на момент выхода

нейтронов. Действительное положение оболочки будет определяться конкретной конструкцией заряда, и приводить его преждевременно.

Воспроизводство урана

Таблица 3.3

Примечание: Mjm - отношение массы тория к массе наработанного урана; 234 ц/ воспр -доля урана-234; М^юо -масса тория, необходимая для воспроизводства 100 г урана.

§ 3.4. Квазистатическое давление в КВС

Объемное энергосодержание q-QjV имеет размерность давления. Для на-

званных в § 3.1 приведенных объемов Vq = 120 м /т т. э. = 3,3 10 Дж/м (или Паскалей).

В идеальном газе только часть его внутренней энергии (вн) участвует в создании давления. Эта часть зависит от числа степеней свободы/молекулы:

(3.28)

Для аргона (одноатомный газ, / = 3) плотность энергии 30 МДж/м (Q~10 Дж, V = 3 10м') приводила бы к максимально возможному давлению

Глава 3

Ртах =210 Па = 200 атм, не зависящему от начальной плотности газа. Температура идеального газа зависит от плотности, при р = 0,6 кг/м^ аргон имел бы температуру ~ 2 10 К.

Такие оценки, однако, не правильны.

Во-первых, в создании температуры и давления участвует только б^епл > дающая q = 20.. .25 МДж/м^.

Во-вторых, при высоких температурах часть энергии тратится на ионизацию и возбуждение атомов аргона, и температура при той же плотности энергии оказывается много меньше. Давление также оказывается меньше, чем для идеального газа, так как часть энергии переведена из кинетической энергии частиц как бы в замороженное состояние, а давление определяется только частью энергии, связанной с поступательным движением атомов.

Аналогичное явление происходит при испарении натрия: часть кинетической энергии атомов аргона тратится на теплоту испарения атомов натрия; число частиц в атмосфере КВС возрастает и температура падает. Методы оценки термодинамических характеристик газов в таких условиях освоены (например, [52]).

На рис. 3.4 представлены результаты расчета [53] для рд =0,6 кг/м^, проведенного по программе, проверенной ранее в ряде экспериментов с высокими плотностями энергии.

Г, К 105

10*-

10--

Р, атм

10 q, МДж/к^

10 9,МДжК

Рис. 3.4. Зависимость температуры (а) и давления (б) аргон-натриевой смеси от объемной плотности энергии:

]-идеальный одноатомный газ; 2 - аргон без натрия, рд =0,6кг/м^; 3 - смесь:

рд,=0,6кг/м^ и pfj3 =0,2 кг/м^; 4 - смесь: рд, =0,6кг/м^ и р^ = 0,4 кг/м^; 5 - смесь:

рд, = 0,6 кг/м^ и Pnj =0,8 кг/м^

Г

Плотность ар] увеличивалась об] учитывалась и теп

Характерным вует изменение т( трия, представлен

тонно падает, а д

При испарении 4. падает вдвое и ост насыщения. Для с

мости при предел! вующей е^епл = Q энергии = 15 М, объемом (180 m/i

Рис. 3.5. Зависи] г

На рис. 3.6 щ лений от плотност тического давлени

ютности газа. Темперами аргон имел бы тем-

аствует только бхепл >

гратится на ионизацию шотности энергии ока-ие, чем для идеального шергии частиц как бы олько частью энергии,

фия: часть кинетичес-[ атомов натрия; число г. Методы оценки тер-юены (например, [52]).

= 0,6 кг/м^, проведен-

1t0b с высокими плот-

10 q, МЦжМ

i-натриевой смеси

,6кг/м'; 3 - смесь: = 0,4 кг/м5 - смесь:

Плотность аргона предполагалась неизменной, но за счет испарения натрия увеличивалась общая плотность: р = рд. -Ь р^ . При этом в энергосодержании учитывалась и теплота испарения натрия [51].

Характерным для КВС плотностям энергии q = 20...23 МДж/м^ соответствует изменение температуры и давления с ростом плотности испаренного натрия, представленное на рис. 3.5 кривыми Т2 и Р2 Температура смеси монотонно падает, а давление при малых pf вначале даже немного повышается.

При испарении 4...5 кг/м^ (12 ООО т Na в КВС25 объемом ЗЮм') давление падает вдвое и остается неизменным после достижения парами натрия плотности насыщения. Для сравнения на рис. 3.5 кривыми и Р3 представлены зависимости при предельно возможной плотности энергии = 30 МДж/м^, соответствующей бтепл - Q Кривыми Ti и представлены зависимости для плотности энергии - 15 МДж/м^, ожидаемого в КВС 10 с несколько ббльшим удельным

объемом (180 м /т т. э.).

Г-10, К

О 2 4 р, кг/м *

Рис. 3.5. Зависимость температуры и давления от плотности испаренного натрия при трех плотностях энергии (15; 22; 30 МДж/м')

На рис. 3.6 представлены зависимости квазистатических температур и давлений от плотности энергии. Отметим, что согласно рис. 3.6, значения квазистатического давления можно представить как

кс [атм] = Ркс [Па] = 0,1

Дж/м