WikiDer > Эффект Вигнера

Wigner effect

В Эффект Вигнера (назван в честь его первооткрывателя, Юджин Вигнер),[1] также известный как эффект дезорганизации или же Болезнь Вигнера,[2] это смещение атомы в твердом теле, вызванном нейтронное излучение.

Любое твердое тело может отображать эффект Вигнера. Эффект вызывает наибольшее беспокойство в замедлители нейтронов, Такие как графит, предназначенный для снижения скорости быстрые нейтроны, тем самым превращая их в тепловые нейтроны способны поддерживать цепную ядерную реакцию с участием уран-235.

Объяснение

Чтобы создать эффект Вигнера, нейтроны сталкиваются с атомами в Кристальная структура должно быть достаточно энергия чтобы вытеснить их из решетки. Это количество (пороговая энергия смещения) составляет примерно 25 эВ. Энергия нейтрона может широко варьироваться, но нередки случаи, когда энергия достигает 10 МэВ (10 000 000 эВ) и превышает их в центре ядерный реактор. Нейтрон со значительным количеством энергии создаст каскад смещения в матрице через упругие столкновения. Например, нейтрон с энергией 1 МэВ, поражающий графит создаст 900 перемещений; не все смещения будут создавать дефекты, потому что некоторые из пораженных атомов найдут и заполнят вакансии, которые были либо небольшими ранее существовавшими пустотами, либо вакансиями, вновь образованными другими пораженными атомами.

Атомы, не находящие вакансия приезжайте отдыхать в неидеальные локации; то есть не по симметричным линиям решетки. Эти атомы называются межузельные атомы, или просто межстраничные объявления. Межузельный атом и связанная с ним вакансия известны как Дефект Френкеля. Поскольку эти атомы находятся не в идеальном месте, с ними связана энергия, как у шара на вершине холма. гравитационно потенциальная энергия. Эта энергия называется Энергия Вигнера. Когда большое количество межстраничные объявления накапливаются, они создают риск внезапного высвобождения всей своей энергии, вызывая быстрое и очень сильное повышение температуры. Внезапное незапланированное повышение температуры может представлять большой риск для некоторых типов ядерных реакторов с низкими рабочими температурами; один из них был косвенной причиной Уиндскейл огонь. Накопление энергии в облученном графите было зарегистрировано на уровне 2,7 кДж / г, но обычно намного ниже этого значения.[3]

Несмотря на некоторые сообщения,[4] Накопление энергии Вигнера не имело ничего общего с причиной Чернобыльская катастрофа: этот реактор, как и все современные энергетические реакторы, работал при достаточно высокой температуре, чтобы позволить перемещенной графитовой структуре перестроиться до того, как можно будет накопить любую потенциальную энергию.[5] Энергия Вигнера могла сыграть некоторую роль после срочный критический нейтронный всплеск, когда авария перешла в фазу событий графитового пожара.

Рассеяние вигнеровской энергии

Накопление энергии Вигнера может быть уменьшено путем нагревания материала. Этот процесс известен как отжиг. В графите это происходит при 250 °C.[6]

Интимные пары Френкеля

В 2003 году было постулировано, что энергия Вигнера может накапливаться за счет образования метастабильных дефектных структур в графите. Примечательно, что большое энерговыделение наблюдается при 200–250 °C описан в терминах метастабильной пары межузельная вакансия.[7] Междоузельный атом оказывается захваченным на выступе вакансии, и существует препятствие для его рекомбинации с образованием идеального графита.

Сноски

  1. ^ Вигнер, Э. П. (1946). «Теоретическая физика в металлургической лаборатории Чикаго». Журнал прикладной физики. 17 (11): 857–863. Bibcode:1946JAP .... 17..857Вт. Дои:10.1063/1.1707653.
  2. ^ Родос, Ричард (1995). Темное Солнце: Создание водородной бомбы. Саймон и Шустер. п.277. ISBN 978-0684824147.
  3. ^ Международное агентство по атомной энергии (сентябрь 2006 г.). «Определение характеристик, обработка и кондиционирование радиоактивного графита после вывода из эксплуатации ядерных реакторов» (PDF).
  4. ^ В.П. Связь; E.P. Cronkite, ред. (8–9 августа 1986 г.). «Семинар по краткосрочным последствиям для здоровья реакторных аварий: Чернобыль» (PDF). Министерство энергетики США.
  5. ^ Сара Крамер (26 апреля 2016 г.). «Вот почему в Соединенных Штатах не может произойти ядерная авария по типу Чернобыля». Business Insider. Получено 6 января 2019.
  6. ^ Европейское ядерное общество. "Вигнер Энерджи". Получено 6 января 2019.
  7. ^ К. П. Юэлс, Р. Х. Теллинг, А. А. Эль-Барбари, М. И. Хегги и П. Р. Бриддон (2003). "Метастабильный дефект пары Френкеля в графите: источник энергии Вигнера?" (PDF). Письма с физическими проверками. 91 (2): 025505. Bibcode:2003ПхРвЛ..91б5505E. Дои:10.1103 / PhysRevLett.91.025505. PMID 12906489.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

Рекомендации

  • Glasstone & Sesonke. Ядерная реакторная техника. Спрингер [1963] (1994). ISBN 0-412-98531-4