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IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago Junqueira de Castro Bezerra UNICAMP – IFGW – DRCC [email protected] UNICAMP - 05 de Dezembro de 2008 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra Problema Nêutrons Evolução Espectros Em um reator nuclear: [email protected] 05/12/2008 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra Problema Nêutrons Evolução Espectros [email protected] Seção de Choque de Absorção 05/12/2008 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 Volume unitário contendo Nf átomos de material físsil Problema f Seção de choque de absorção térmica Fluxo de nêutrons térmicos Nêutrons Após a fissão: Evolução Espectros 1) Nêutrons Rápidos produzidos f N f f Nêutrons produzidos na fissão por nêutrons térmicos absorvidos IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra Problema Nêutrons 05/12/2008 2) Taxa de produção de nêutrons rápidos f N f f ( 1) f N f f f N f f Evolução Espectros [email protected] Fissão rápida Fissão térmica Fast-fission factor Razão entre a produção líquida de nêutrons rápidos pela produção de nêutrons rápidos por fissão térmica IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 3) “Vazamento” Problema Nêutrons Evolução f N f f f N f f (1 P1 ) f N f f P1 Fission-to-Resonance nonleakage probability Depende do tamanho do reator e tipo do moderador Espectros São moderados para energia de ressonância de absorção por material fértil (~keV) IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 4) Ressonância Problema Nêutrons Evolução Espectros f N f f P1 f N f f P1 (1 p) f N f f P1 p Resonance escape probability Função das proporções relativas e arranjo físico do moderador e do material fértil IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 5) “Vazamento” 2 Problema f N f f P1 p f N f f P1 p(1 P2 ) f N f f P1 pP2 Nêutrons Evolução Resonance-to-thermal nonleakage probability 6) Nêutrons térmicos K Espectros f N f f P1 pP2 “Vazamento” 3 Absorção por N ( i f ) i i material não físsil N f f IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra f N f f [email protected] 05/12/2008 ( 1) f N f f Problema f N f f (1 P1 ) f N f f Nêutrons f N f f P1 Evolução f N f f P1 (1 p) f N f f P1 p f N f f P1 pP2 Espectros f N f f P1 p(1 P2 ) K N f f N (i f ) i i IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra Problema Nêutrons Evolução [email protected] 05/12/2008 Evolução do Combustível Volume unitário de combustível contendo N025 átomos de U235 e N028 átomos de U238 expostos há um fluxo de nêutrons térmicos Φ U235: dN 25 N 25 25 dt 0 N 25 N 25 e t Espectros (t )dt 0 U238: Mudança em sua concentração não é considerável IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 Pu239: Problema Nêutrons dN 49 N 28 28 25 N 25 25P1 (1 p ) dt Absorção Térmica Evolução Espectros U238 Absorção de Ressonância de nêutrons rápidos produzido por U235 49 N 49 49P1 (1 p ) N 49 49 Absorção de Ressonância de nêutrons rápidos produzido por Pu239 Absorção Térmica Pu239 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 Pu239: Problema Nêutrons Evolução N 49 C1 C2 exp 49 (C1 C2 ) exp 49 C1 N 28 28 ; C2 N 25i 25 25 P1 (1 p) 49 Espectros 49 25 1 P1 (1 p) 49 ; IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 Pu240: Problema Nêutrons Evolução Espectros dN 40 N 49 49 49 N 40 40 dt 1 49 N 40 C3 C4 exp 25 C5 exp 49 (C3 C4 C5 ) exp 40 C3 N 28 28 49 1 40 49 C5 ; C4 N 25i 25 25 P1 (1 p) 49 49 1 49 C3 4 9 24 24 25 49 25 40 C4 2 5 2 4 49 40 ; ; IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] 05/12/2008 Pu241: Problema Nêutrons Evolução Espectros dN 41 N 40 40 N 41 41 dt N 41 C6 C7 exp 25 C8 exp 49 C9 exp 40 (C6 C7 C8 C9 ) exp 41 C6 C3 49 41 ; C7 C4 25 ; C8 40 41 C9 (C3 C4 C5 ) C5 40 49 40 40 41 ; 41 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra Sódio-Grafite-Urânio Problema 269 dias Nêutrons Evolução ε : 1,027 P1 : 0,964 p : 0,800 P2 : 0,980 Espectros 31.800kg U238 308kg U235 [email protected] 05/12/2008 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] Evolução do Combustível Problema Para que saber? Nêutrons Fissão dos Isótopos Evolução U238, U235, Pu239 e Pu241: Espectros Emissão de e 05/12/2008 IV Encontro do Projeto Neutrinos Angra Balanço de Nêutrons e Evolução do Combustível Nuclear Thiago J. C. Bezerra [email protected] Evolução do Combustível Problema Nêutrons Evolução Espectros 05/12/2008
