Поколение нейтронов в ЯР

История любого нейтрона в ядерном реакторе включает рождение (при делении ядра тяжелого ядра топлива), перемещение в пространстве, сопровождающееся рассеянием и замедлением, поглощение в среде. Все перечисленные процессы носят случайный характер, а каждый отдельный нейтрон имеетиндивидуальное время существования, называемое временем жизни. Для описания физических процессов обычно выделяют группу одновременно существующих нейтронов, которую называют поколением.

Поколение нейтронов в реакторе - это совокупность нейтронов, рождаемых в активной зоне реактора (и существующих в ней) одновременно или в очень короткий (по сравнению со временем их свободного существования) промежуток времени.

Для отдельного поколения нейтронов среднее время жизни может быть рассчитано. При этом хаотический процесс существования нейтронов в реакторе представляется в качестве циклической смены последовательных поколений с одинаковым временем жизни, равным среднему времени жизни поколения реальных частиц. При таком подходе к процессуразмножения нейтронов в реакторе нет необходимости изучать поведение отдельной частицы. Достаточно исследовать, как ведётсебя один среднестатистический нейтрон одного поколенияи как физические свойства среды, в которой движется эта усредненная по своим свойствам частица,влияют на величину ее времени жизни. Критерием правомерности такой замены должна служить её эквивалентность, которая подразумевает соблюдение двух условий. Во-первых, как в реальности, так и в идеализированной её модели должно быть одинаковое число участников - нейтронов, то есть должно соблюдаться равенство плотностей нейтронов одного поколения. Во-вторых, должно соблюдатьсяравенство скоростей всех нейтронных реакций для реальной физической системы и ее модели.

Предполагая, что смена поколений нейтронов происходит через интервалы времени, равные их среднему времени жизни. Поколения таких усреднённых частиц можно условно нумеровать в соответствии с последовательными моментами времени их появления (n1, n2, n3, ... , ni-1, ni, ni+1, ...). Если плотность нейтронов от поколения к поколению возрастает (n1 < n2 < n3 < ... < ni-1 < ni < ni+1 < ...), тореакторнаходится в надкритическом состоянии (надкритичен). Плотность нейтронов в нём в любой момент времени - функция возрастающая, а, мощность реактора во времени увеличивается. Если же плотность нейтронов последовательно сменяющих друг друга поколений уменьшается (n1 > n2 > n3 > ... > n i-1 > ni > n i+1 >...), тореактор находится в подкритическом состоянии (подкритичен), и его мощность со временем падает. Если плотности нейтронов различных поколений равны (n1 = n2 = n3 = ... = ni-1 = ni = ni+1 = ...), то реактор находится в критическом состоянии (критичен). Средняя плотность нейтронов n в нём в любой момент времени постоянна и уровень мощности реактора не изменяется.