Centrales Nucleares

Asignatura: Centrales Nucleares. 1. Ejercicio 1. Conceptos generales y potencia electrónico: Enviar resultados en pdf por correo electrónico: emilio.minguez@upm.es Fecha límite: 8 de octubre 2010 1. La sección eficaz de Cd- 113 para neutrones térmicos es 20.000 barnios. Si la densidad de Cd es 8,67 g/ cm3, determinar la sección eficaz macroscópica y el espesor de Cd- 113 que reduce la intensidadde flujo a un 1% de su valor inicial.

Cd-113 ρ= 8,67 g/cm3

σx=20000 barnios=20000x10-24cm2

Σ= σx N=20000x10-24 cm2 x 4,62x1022 Neutrones/cm3=924,08cm-1

N= ρ x 0,6x1024 /113=4,62x1022 Neutrones/cm3 I(x)=I0 e -Σx I(x)=0,01I0

X = 0,00498 cm

2. Una intensidad neutrónica de 106 neutrones/ cm3 .s incide sobre una lámina de hierro de espesor 2 cm. Determinar la intensidad al otro ladode la lámina, si la sección eficaz macroscópica del hierro es de 0,222 cm-1.

I0= 106 Neutrones/cm3 s

X=2cm

Σ=0,222 cm-1

I(x) = I0 e -Σx = 106 e-0,222x2 = 6,414x105 Neutrones/cm3 s

3. Variables y magnitudes de las que dependen las secciones eficaces microscópica y macroscópica. N° de reacciones = Ф . σx N (reacciones/cm3 x seg.) σx : sección eficaz microscópica de la reacción detipo X (cm2) A la vista de la ecuación anterior donde N es la densidad de núcleos, Ф es el flujo de neutrones y σx es la sección eficaz microscópica, podemos establecer que esta última es una constante no adimensional. Resulta evidente que sus dimensiones son de superficie, lo cual podría asociarse a la idea de que dicha constante es una medida de la sección recta efectiva que el núcleo opone al pasode los neutrones de velocidad v para producir las reacciones tipificadas con X. Conviene aclarar que σx no es una constante universal, sino una función, de estructura extraordinariamente compleja en algunos casos, que depende de la velocidad relativa neutrón-núcleo (es decir de la energía disponible en el choque) así como del isótopo que sufre la reacción y del tipo de reacción en concreto que seesté estudiando. Así pues, las secciones eficaces tendrán distinto valor para los neutrones de distinta velocidad, y asimismo dependerán de los nucleidos que haya en el reactor. Por otra parte, cada nucleido, ante un neutrón de una determinada velocidad, tendrá distintos valores de las secciones eficaces para las diversas reacciones que pueden tener lugar.

σ N: sección eficaz macroscópica (cm-1) Con este nuevo parámetro, Σ, sección eficaz macroscópica, se conjuntan en un solo valor las características nucleares del nucleido y su densidad, lo cual totaliza la información necesaria sobre la especie nuclear en concreto, Σ= σ N. = Las dimensiones de la sección eficaz macroscópica son de inversa de la longitud, y se utiliza cm-1.

4. Recorrido libre medio de los neutrones rápidos ytérmicos. Magnitudes de las que dependen y diferencias.

El recorrido libre medio de los neutrones es el inverso de la sección eficaz macroscópica total del material en cuestión. En primer lugar, hay que tener en cuenta que la sección eficaz macroscópica total depende de la velocidad de los neutrones a través de la dependencia que respecto de esta magnitud presenta la sección eficaz microscópica.Esto significa que los neutrones tienen un recorrido libre medio en un determinado material en función no sólo de la densidad del material y de su composición isotópica, sino de la velocidad de los neutrones. Teniendo en cuenta que los rangos energéticos a los que corresponden secciones eficaces pequeñas (que serán los de alta energía o rápidos) llevan asociados recorridos libres medios muy largos,mientras que las zonas energéticas donde las secciones eficaces tienen valores más altos (como es el caso de los neutrones térmicos) llevan emparejados recorridos libres medios cortos.

5. Diferenciar los neutrones instantáneos de los retardados o diferidos.

Cuando estudiamos la población neutrónica emergente de la reacción de fisión cabe hacer una distinción referente a la tardanza de...