Весна

Нейтронная физика

Neutron physics

Аннотация курса

Целями освоения учебной дисциплины (модуля) “Нейтронная физика” являются: подготовка специалистов, имеющих знания об основных характеристиках нейтронного излучения, процессов взаимодействия нейтронов с веществом, источников, детекторов и методов регистрации нейтронного излучения., методах использования нейтронов для решении прикладных задач, основах построения энергетических реакторов на тепловых и быстрых нейтронов, перспективах развития ядерной энергетики. В данном курсе охватывается широкий диапазон фундаментальных и прикладных направлений, в которых используется нейтронное излучение, начиная от физики элементарных частиц и заканчивая использованием нейтронов в современной ядерной энергетике. Курс лекций “Нейтронная физика” предназначен для студентов старших курсов МИФИ. Предполагается, что слушатели знакомы с общей физикой, основами квантовой механики, традиционными дисциплинами высшей математики, компьютерными технологиями и другими предметами, которые преподаются студентам МИФИ за первые три года.
Занятия проводятся с использованием мультимедийного оборудования
Дисциплина не может быть выбрана студентами центра «Фундаментальные исследования и физика частиц»

Авторы

Улин С.Е.
Улин Сергей Евгеньевич
Ученое звание
профессор
Ученая степень
доктор физико-математических наук
Об авторе

Ученая степень: доктор физико-математических наук
Ученое звание: профессор
Автор более 250 научных трудов.
Стаж работы в МИФИ и НИЯУ МИФИ более 40 лет.

Темы курса

1. Введение. Открытие нейтрона. Основные свойства нейтрона
Заряд, масса, распад нейтрона, время жизни, спин нейтрона, магнитный момент нейтрона.
2. Источники нейтронов.
Общие характеристики источников нейтронов. Ядерные реакции – источники нейтронов (a n). (Ra+Be), Po + Be), (Pu + Be). Источники нейтронов при спонтанном делении (Сf-252). Источники нейтронов, создаваемые с мощью ускорителей. Фотонейтрнные реакции.
3. Нейтронные генераторы
История создания нейтронных генераторов. Устройство НГ и их разновидности. НГ на вакуумных трубках. НГ на газонаполненных трубках. НГ на основе камер с плазменным фокусом. НГ с меченными нейтронами.
4. Применение НГ.
Активационный метод для определения взрывчатых веществ и наркотиков. Ииспользование НГ в радиографии. Исследование газонефтяных скважин. Разработка урановых и золотоносных месторождений. Яерная медицина.
5. Детекторы нейтронов, спектрометрия нейтронов.
Органические сцинтилляторы как спектрометры быстрых нейтронов. Детекторы быстрых нейтронов, использующие порог активационных реакций (или пороговые детекторы). Время-пролетный метод. ( The time-of-flight method TOF). Селектор скорости нейтронов.
6. Физика ядерного реактора на тепловых нейтронах. Основные процессы в ядерных реакторах.
Деление ядер. Основные процессы взаимодействия нейтронов деления с атомными ядрами. Энергетические зависимости сечений некоторых реакций, происходящих в ядерных реакторах.
7. Диффузия тепловых нейтронов. Вещества – замедлители. Движение нейтрона с Е<= 1 МэВ
Особенности диффузии тепловых нейтронов. Макроскопические характеристикВещества – замедлители. и взаимодействия тепловых нейтронов с веществом. Длина “свободного пробега”. Угловое распределение. Распределение тепловых нейтронов от тачечного источника.
8. Дифференциальное уравнение диффузии.
Вывод дифференциального уравнения диффузии.Простейшие примеры решения уравнения диффузии в стационарном случае. Плоский источник. Точечный источник нейтронов в бесконечной среде.
9. Замедление нейтронов.
Кинематика упругого рассеяния. Среднее число ударов, необходимых для замедления. Среднее расстояние удаления нейтрона в процессе замедления. Время замедления. Спектр нейтронов при энергиях < 1 эВ . Пространственное распределение и диффузия.
10. Введение в теорию ядерных реакторов.
Краткий исторический обзор. Коэффициент размножения нейтронов. Резонансное поглощение нейтронов в гомогенной системе уран + замедлитель. Блочная система построения реакторов. Зависимость резонансного поглощения нейтронов от температуры.
11. Критические размеры ядерного реактора.
Эффективный коэффициент размножения. Критические размеры реакторов без отражателя: шар, Куб, Цилиндр, Параллелепипед. Реакторы с отражателем нейтронов.
12. Нестационарный процессы в фдерном реакторе.
Кинетика реакторов с учетом запаздывающих нейтронов. Отравление ядерного реактора продуктами деления.
13. Воспроизводство ядерного топлива.
Выгорание топлива в энергетических реакторах. Ядерный топливный цикл. Реакторы на быстрых нейтронах
14. Примеры аварий ядерных реакторов на АЭС
Три-Майл-Айленд” (США).“Чернобыльская АЭС” (СССР). Факусима (Япония)
15. Краткое описание взрывчатых устройств, основанных на цепной реакции.
Влияние свойств делящихся материалов на развитие цепной реакции.
16. Заключение.
Хронология работ по физике ядерных реакторов в СССР и США. Перспективы развития ядерной энергетики. Создание малогабаритных реакторов для народного хозяйства и для исследований планет солнечной системы.