Что такое коэффициент замедления
Типовая работа. Примеры решения задач
Тепловой реактор может работать на природном уране, если замедлителем служит тяжелая вода или графит. При других замедлителях необходимо использовать обогащенный уран. От степени обогащения топлива зависят необходимые критические размеры реактора: с увеличением степени обогащения они меньше. Существенным недостатком реакторов на тепловых нейтронах является потеря медленных нейтронов в результате захвата их замедлителем, теплоносителем, конструкционными материалами и продуктами деления. Поэтому в таких реакторах в качестве замедлителя, теплоносителя и конструкционных материалов необходимо использовать вещества с малыми сечениями захвата медленных нейтронов.
Методика решения задач по Электростатике Четыре одинаковых положительных точечных заряда 3 × 10-9 Кл находятся в вершинах квадрата. Найдите величину заряда, помещенного в центр квадрата, при котором система находится в равновесии. Ответ представьте в нанокулонах и округлите до десятых.
Предпринимались попытки использования в качестве теплоносителей органических жидкостей. В частности, в Курчатовском институте был создан реактор «Арбус». Предполагалось отправить его в Антарктиду. Он не оправдал надежд и был разобран. Оказалось, что органика подвержена воздействию нейтронов и гамма-квантов, в ней происходят необратимые изменения. Потому от дальнейших работ в этом направлении отказались и в России и в Америке.
Магноксовый реактор (Magnox reactor) — газоохлаждаемый реактор с графитовым замедлителем, в котором теплоносителем является углекислый газ, а в качестве ядерного топлива используется природный уран. Наименование «магноксовый» произошло от названия материала топливной оболочки сплава магния. Реакторы такого типа эксплуатируются в Великобритании.
Физика атомного реактора
Коэффициент замедления
Смотреть что такое «Коэффициент замедления» в других словарях:
коэффициент замедления — Вместе с замедляющей способностью характеризуют свойства материалов замедлителей. Наилучшей замедляющей способностью обладает обычная (легкая) вода вследствие большого сечения рассеяния тепловых нейтронов. Поэтому в легководных реакторах размеры… … Справочник технического переводчика
коэффициент замедления — lėtinimo santykis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. moderating ratio vok. Bremsverhältnis, n rus. коэффициент замедления, m pranc. rapport de modération, m … Fizikos terminų žodynas
коэффициент замедления нейтронов — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN moderating ratio … Справочник технического переводчика
внешний коэффициент замедления нейтронов — (вне тепловыделяющей сборки ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN intra assembly moderator coefficient … Справочник технического переводчика
внутренний коэффициент замедления нейтронов — (в тепловыделяющей сборке ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN interassembly moderator coefficient … Справочник технического переводчика
Коэффициент укорочения — У этого термина существуют и другие значения, см. Коэффициент укорочения (значения). Коэффициент укорочения характеристика линии передачи или вибратора антенны, показывающая, во сколько раз фазовая скорость распространения волны в линии меньше… … Википедия
Коэффициент удерживания — отношение скорости движения вещества к скорости движения подвижной фазы. Этот параметр имеет значение в оценке результатов хроматографии. Другие названия индекс удерживания, коэффициент замедления. Чем выше скорость движения вещества, тем больше… … Википедия
Коэффициент размножения на быстрых нейтронах — μ показатель, учитывающий влияние деления ядер 238U быстрыми нейтронами на ход цепной реакции в реакторе на тепловых нейтронах. Содержание 1 Размножение на быстрых нейтронах 1.1 Гомогенная среда … Википедия
Паровой коэффициент реактивности — Паровой (пустотный) коэффициент реактивности величина, используемая для оценки влияния содержания пара в теплоносителе на реактивность ядерного реактора. В реакторе с жидким теплоносителем, например водой, часть теплоносителя может… … Википедия
ГОСТ Р 41.13-H-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 H 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1 антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения автоматически … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Коэффициенты замедления определялись из дисперсионных уравнений, которые для всех структур имеют трансцендентный вид. [1]
Коэффициент замедления нейтронов пропорционален отношению скоростей образования и поглощения тепловых нейтронов в единице объема. Чем больше замедляющая способность и меньше сечение поглощения, тем интенсивнее накапливаются тепловые нейтроны в замедлителе. Энергия образовавшихся тепловых нейтронов соизмерима с энергией теплового движения атомов. Величину Т по аналогии с температурой газа называют температурой нейтронов. Температура тепловых нейтронов зависит от температуры замедлителя и от сечения поглощения нейтронов атомами среды. Если среда не поглощает нейтроны, то их температура совпадает с температурой среды. [3]
Коэффициент замедления телеграмм на передаче представляет собой отношение количества замедленных телеграмм на передаче ко всему количеству переданных телеграмм. [4]
Коэффициент замедления телеграмм на доставке представляет собой отношение количества замедленных телеграмм на доставке ко всему количеству доставленных телеграмм. [5]
К коэффициент замедления близок ж единице. [8]
Величину коэффициента замедления определяют исходя из следующих соображений. [9]
Частотная зависимость коэффициента замедления в рассматриваемой структуре более сильная, чем в двух предыдущих. При больших заполнениях ( t / a O 7Q) частотная зависимость коэффициента замедления слабая, так как большая часть энергии передается по диэлектрику. [15]
коэффициент замедления
коэффициент замедления
Вместе с замедляющей способностью характеризуют свойства материалов-замедлителей. Наилучшей замедляющей способностью обладает обычная (легкая) вода вследствие большого сечения рассеяния тепловых нейтронов. Поэтому в легководных реакторах размеры активной зоны наименьшие. Однако при этом концентрация делящихся нуклидов в ядерном топливе должна быть достаточно высокой, т. е. оно должно быть обогащенным. Это обусловлено большим сечением поглощения нейтронов в обычной воде. Коэффициент замедления графита в 3 раза больше, чем легкой воды, но значительно ниже по сравнению с тяжелой водой. Поэтому в реакторах с графитовым замедлителем критическая масса меньше, чем в легководных реакторах, но больше, чем в тяжеловодных. Замедляющая же способность графита наименьшая из этих трех замедлителей. Таким образом, активные зоны реакторов с графитовым замедлителем имеют наибольшие размеры. В них можно использовать топливо с низким обогащением по делящемуся нуклиду
[http://pripyat.forumbb.ru/viewtopic.php?id=25]
Тематики
Смотреть что такое «коэффициент замедления» в других словарях:
Коэффициент замедления — вместе с замедляющей способностью характеризуют свойства материалов замедлителей. Наилучшей замедляющей способностью обладает обычная (легкая) вода вследствие большого сечения рассеяния тепловых нейтронов. Поэтому в легководных реакторах размеры… … Термины атомной энергетики
коэффициент замедления — lėtinimo santykis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. moderating ratio vok. Bremsverhältnis, n rus. коэффициент замедления, m pranc. rapport de modération, m … Fizikos terminų žodynas
коэффициент замедления нейтронов — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN moderating ratio … Справочник технического переводчика
внешний коэффициент замедления нейтронов — (вне тепловыделяющей сборки ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN intra assembly moderator coefficient … Справочник технического переводчика
внутренний коэффициент замедления нейтронов — (в тепловыделяющей сборке ядерного реактора) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN interassembly moderator coefficient … Справочник технического переводчика
Коэффициент укорочения — У этого термина существуют и другие значения, см. Коэффициент укорочения (значения). Коэффициент укорочения характеристика линии передачи или вибратора антенны, показывающая, во сколько раз фазовая скорость распространения волны в линии меньше… … Википедия
Коэффициент удерживания — отношение скорости движения вещества к скорости движения подвижной фазы. Этот параметр имеет значение в оценке результатов хроматографии. Другие названия индекс удерживания, коэффициент замедления. Чем выше скорость движения вещества, тем больше… … Википедия
Коэффициент размножения на быстрых нейтронах — μ показатель, учитывающий влияние деления ядер 238U быстрыми нейтронами на ход цепной реакции в реакторе на тепловых нейтронах. Содержание 1 Размножение на быстрых нейтронах 1.1 Гомогенная среда … Википедия
Паровой коэффициент реактивности — Паровой (пустотный) коэффициент реактивности величина, используемая для оценки влияния содержания пара в теплоносителе на реактивность ядерного реактора. В реакторе с жидким теплоносителем, например водой, часть теплоносителя может… … Википедия
ГОСТ Р 41.13-H-99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения — Терминология ГОСТ Р 41.13 H 99: Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения легковых автомобилей в отношении торможения: 2.1 антиблокировочная система: Элемент системы рабочего тормоза, который во время торможения автоматически … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Замедляющие линии передачи СВЧ
Общие сведения
Замедляющая линия передачи (или замедляющая система, ЗС) — это линия передачи СВЧ, уменьшающая фазовую скорость проходящих вдоль оси системы электромагнитных волн по сравнению со скоростью в свободном пространстве.
Степень замедления характеризуется коэффициентом замедления:
где vф — фазовая скорость замедленной волны.
Если фазовая скорость волны снижена до величины, немного меньшей скорости потока электронов в СВЧ-приборе, то возможно взаимодействие (передача энергии) между электронным потоком и СВЧ-полем. Это используется в электронных приборах с длительным взаимодействием, таких как лампа с бегущей волной (ЛБВ), лампа с обратной волной (ЛОВ), магнетрон и других устройствах.
Коэффициент замедления n, необходимый для выравнивания скоростей электромагнитной волны и электронного потока при ускоряющем напряжении U, может быть найден на основе закона сохранения энергии для летящего электрона [5]:
m(vф) 2 /2 = еU, (2)
где m — масса электрона, е — его заряд, причем е/m = 1,8×10 11 Кл/кг.
Из (1) и (2) следует, что:
Например, для ускоряющего напряжения 100 В требуется замедление n = 50, а при 10000 В — замедление n = 5.
Формула (3) дает также обратную возможность: рассчитать необходимое напряжение U, если имеется система с известным коэффициентом замедления n.
Рассмотрим два примера использования замедляющих систем в наиболее распространенных электронных приборах: лампе бегущей волны со спиральной замедляющей системой и лампе обратной волны с замедляющей системой типа встречных штырей [5].
Спиральная замедляющая система
Рассмотрим спиральную ЗС в составе ЛБВ (рис. 1а) [1].
Рис. 1. Спиральная ЗС в составе ЛБВ
Электронный пучок сфокусирован и пролетает по оси спирали. На вход спирали волна попадает из коаксиальной линии, где имеет структуру ТЕМ. Структура поля вблизи спирали показана на рис. 1б. Электрическое поле между витками спирали имеет составляющую в направлении оси z, то есть параллельно направлению движения электронов, что обеспечивает взаимодействие электронного пучка с полем.
На рис. 2 [5] показан элемент спирали с углом намотки ψ и ее развертка. В первом приближении можно считать, что волна бежит вдоль витков со скоростью света «с» и имеет структуру ТЕМ. Обозначим длину витка l, а период намотки спирали — d. Отношение l/d равно отношению скоростей волны вдоль витка «с» и вдоль оси v. Из геометрических соображений:
n = l/d = 1/sinψ. (4)
Эта формула приближенная, поскольку реально волна бежит со скоростью, несколько отличной от «с» из-за искривления проводников, взаимодействия полей с опорами спирали, полей противоположных сторон витков и т. д. Тем не менее она годится для оценок.
Как видно, в рамках принятых допущений рассматриваемая спиральная конструкция ЗС имеет коэффициент замедления, определяемый только геометрией структуры и не зависящий от длины волны.
Зависимость коэффициента замедления от длины волны (n = f(λ)) называется дисперсионной характеристикой ЗС. В данном случае она представляет собой горизонтальную линию (рис. 2), то есть дисперсия (наличие изменения n от частоты) в первом приближении для спирали отсутствует.
Рис. 2. Спираль и ее развертка
Спиральная ЗС широко используется в ЛБВ. Однако при переходе к более высоким частотам (миллиметровый диапазон) размеры спирали становятся очень малыми, и возникают трудности в изготовлении. Кроме того, при больших мощностях затрудняется теплоотвод. В этих случаях в ЛБВ применяются также другие типы замедляющих систем.
Замедляющая система типа «встречные штыри»
В системе «встречные штыри» (рис. 3, [5]) электронный луч пролетает в осевом направлении слева направо вблизи замедляющей системы, он может быть сфокусирован в виде ленты. Приближенную оценку дисперсионной характеристики можно сделать в предположении, что волна бежит по зигзагообразному пути между штырями. При этом сдвиг фазы поля между точками А и В равен k(h + L), где h + L — путь, пройденный волной. К этому добавляется сдвиг фаз на π, обусловленный геометрическим «поворотом» вектора поля на 180°. Таким образом, общий фазовый сдвиг вдоль оси φ = π – k(h + L) = βL. (Здесь k = 2π/λ, λ — длина волны в свободном пространстве, β = 2π/λ, λ — длина волны в замедляющей системе.)
Рис. 3. Замедляющая система типа встречных штырей
Коэффициент замедления [4]:
На рис. 3 видно, что коэффициент замедления возрастает, поскольку зависит от λ, то есть имеет место дисперсия.
Замедляющая система «встречные штыри» используется для создания ЛОВ.
Другие типы замедляющих систем, применяемых в технике СВЧ
Кроме спирали и встречных штырей, в электронных приборах используются и другие ЗС, некоторые из них показаны на рис. 4 [5].
Рис. 4. Различные типы замедляющих систем, применяемых в электронных приборах СВЧ
Замедляющая система типа «гребенка» (рис. 4а) по сравнению со спиральной ЗС обладает лучшей теплорассеивающей способностью, большей жесткостью, применяется в режиме использования пространственных гармоник, о котором будет рассказано в дальнейшем. Она применяется в ЛОВ миллиметрового диапазона и в электронных приборах, называемых оротронами.
Диафрагмированный волновод (рис. 4б) может трактоваться как разновидность свернутой гребенки или как цепочка связанных через центральные отверстия цилиндрических резонаторов, возбуждаемых на типе колебаний Е010. Для расширения полосы пропускания можно увеличивать диаметр отверстий, при этом увеличивается электрическая связь между соседними резонаторами. Однако при этом уменьшается сопротивление связи с лучом (ухудшается взаимодействие) и уменьшается усиление. Эта ЗС имеет малый коэффициент замедления, что, однако, хорошо подходит для ее использования, например, в линейных ускорителях электронов.
Цепочка связанных резонаторов (ЦСР) показана на рис. 4в. Связь между соседними резонаторами осуществляется через неполные кольцевые отверстия в боковых стенках. При этом, в отличие от диафрагмированного волновода, взаимодействие поля с электронным лучом не уменьшается, и могут быть получены достаточно большие коэффициенты усиления. Достоинством ЗС на основе диафрагм являются также хорошая теплопередающая способность, поэтому ЗС подобной конструкции широко применяются, например, в ЛБВ повышенной мощности.
Резонаторная система, свернутая в кольцо (рис. 4д, е), может быть также представлена как свернутая гребенка. Гладкая поверхность системы «гребенка» при этом трансформируется в центральный металлический цилиндр (на рисунке не показан), в качестве которого обычно выступает цилиндрический катод прибора. Отдельные щели устройства можно рассматривать как резонаторы, связанные в единую систему сложного резонатора. Для возбуждения желаемого типа колебаний в системе некоторые точки сложного резонатора могут быть связаны металлическими перемычками. Подобные кольцевые резонаторы применяются в мощных генераторных приборах — магнетронах. В них под действием постоянного магнитного поля, приложенного перпендикулярно плоскости рисунка, образуется вращающийся электронный поток («спицы»), проходящий в зазоре между катодом и кольцевой системой резонаторов. Проходя мимо отдельных резонаторов, поток взаимодействует с ними.
Бугельная ЗС со связками (рис. 4г) также является кольцевой и применяется в мощных СВЧ-усилителях — амплитронах.
Основные характеристики замедляющих систем
Свойства замедляющих систем как специфических линий передачи, с точки зрения выполняемых ими функций в электронных приборах, характеризуются следующими параметрами [3, 4].
1. Коэффициент замедления n
Он, как указывалось ранее, характеризует степень замедления электромагнитной волны замедляющей системой по фазовой скорости:
где vф — фазовая скорость замедленной волны; с — скорость электромагнитных волн в свободном пространстве (скорость света).
Значения необходимых коэффициентов замедления n обычно находятся в интервале 3–50.
Существует также коэффициент замедления волны по групповой скорости vг (скорости переноса энергии волной [2]):
Коэффициенты замедления фазовой и групповой скоростей связаны формулой Релея:
2. Дисперсионная характеристика
Дисперсионная характеристика представляет собой зависимость коэффициента замедления от частоты или длины волны:
n = f(ω) или n = f(λ). (9)
указывает на наличие (D ≠ 0) или отсутствие (D = 0) дисперсионной зависимости, ее величину и характер.
Дисперсионная характеристика может также изображаться зависимостью ω(β) [4].
3. Частотный диапазон
Частотный диапазон определяется интервалом частот, в котором коэффициент замедления n не выходит за пределы требуемых значений вследствие наличия дисперсии. Он может характеризоваться коэффициентом перекрытия по частоте:
где ωн и ωв — соответственно нижняя и верхняя частоты рабочей полосы.
Наибольшей широкополосностью обладают спиральные ЗС — Кω = 2 и более; ЗС на связанных резонаторах (ЦСР) имеют Кω = 1,3–1,35; для ЗС типа гребенки и встречных штырей Кω≈ 1,2; для резонаторных кольцевых замедляющих систем Кω≈ 1,02–1,05.
4. Сопротивление связи
Сопротивление связи (Rсв) — это специфический параметр линии передачи типа ЗС. Он является мерой эффективности взаимодействия электронного потока с продольной (z) составляющей электрического поля Еzm в ЗС:
Rсв = |Ezm| 2 /2 (βm) 2 P, (12)
где Р — мощность потока энергии в ЗС; βm — фазовая постоянная; индекс «m» отражает ту часть структуры поля замедляющей системы (гармонику), которая наиболее эффективно взаимодействует в данном приборе с электронным потоком.
Чем больше сопротивление связи, тем эффективнее взаимодействие электронов с полем и больше коэффициент усиления СВЧ-усилителя и его КПД. Например, параметр усиления ЛБВ Cлбв связан с Rсв соотношением [1]:
где I0 — ток электронного луча, U0 — напряжение на коллекторе.
Величина Rсв обычно составляет десятки Ом.
Теоретический расчет Rсв достаточно сложен, его величина часто определяется экспериментальным путем.
5. Затухание волны в ЗС
Затухание в ЗС определяется активными потерями непосредственно в элементах ее конструкции. В некоторых случаях (например, в спиральной ЗС) специально вводится согласованный локальный поглотитель для ослабления отраженной от выхода волны с целью обеспечения устойчивости работы прибора. При этом общее затухание соответственно увеличивается. В целом затухание может составлять 20–30 дБ.
6. Предельная передаваемая мощность
Предельная мощность определяется назначением электронного прибора, в котором используется ЗС. Для маломощных усилительных приборов это могут быть единицы или доли Вт. Для мощных усилителей и генераторов — до десятков кВт, при этом используются конструкции, обеспечивающие хороший теплоотвод, и применяются специальные меры охлаждения.
Пространственные гармоники. Теорема Флоке
Большинство замедляющих систем конструктивно представляют собой структуры, периодически повторяющиеся вдоль продольной оси z.
Поле в ЗС в общем случае можно записать так:
Е(x, y, z, t) = Re Е(x, y, z) exp(jωt), (14)
где x, y, z — совокупность трех координат; Е(x, y, z) — функция, отображающая структуру поля в пространстве.
Сосредоточим внимание на исследовании зависимости амплитуды поля от пространственных координат, опуская при этом временную зависимость [exp(jωt)], то есть исследуем функцию
Е(x, y, z). (15)
Закономерности распределения волн в периодических структурах описываются теоремой Флоке. Она формулируется следующим образом [4]:
Среди решений уравнений электромагнитного поля для периодических замедляющих структур существует хотя бы одно такое частное решение («собственные волны»), при котором электромагнитные поля в поперечных сечениях, отстоящих друг от друга на пространственный период d, повторяют друг друга по форме и отличаются только фазовым множителем, то есть
Е(x, y, z + d) exp(jφ) = Е(x, y, z), (16)
где x, y — поперечные координаты; z — продольная координата; φ — фазовый сдвиг волны между соседними сечениями, находящимися на расстоянии d.
Будем рассматривать системы, периодичные лишь в одном направлении (z), и случай бегущих волн.
Умножим уравнение (16) почленно на exp(jβz), где β = φ/d, после чего получим функцию, которую обозначим Е0, в следующем виде:
Е0(x, y, z) = Е(x, y, z + d) exp[jβ(z + d)] = Е(x, y, z) exp(jβz). (17)
Е(x, y, z) = Е0(x, y, z) exp(–jβz). (18)
Функция Е0 (17) для собственных волн в зависимости от координаты z является периодической. Поэтому ее можно представить в виде ряда Фурье как сумму гармонических составляющих, считая переменной координату z [4]:
где сумма по m берется в бесконечных пределах от –∞ до +∞; m = 0, ±1, ±2, и т. д.; βm = β0 + 2πm/d; β0 = 2π/Λ, Λ — длина волны в ЗС на основной гармонике; Еm — коэффициент разложения, соответствующий данному номеру гармоники m, он зависит от конфигурации ЗС и граничных условий:
Каждое из слагаемых суммы (19):
называют пространственной гармоникой электромагнитного поля. Амплитуду и фазу этих гармоник следует вычислять по формуле (20) с учетом граничных условий.
Существование пространственных гармоник является наиболее характерной особенностью периодических ЗС.
В последних выражениях, как указывалось, опущен множитель временной зависимости, но он подразумевается. Поэтому выражения отображают как бы «мгновенную во времени фотографию» электрического поля в системе.
Отметим основные свойства (1–5) пространственных гармоник.
1. Каждая гармоника имеет свою фазовую скорость распространения, определяемую формулой:
где m = 0; ±1; ±2; и т. д.; β0 — фазовая постоянная основной гармоники, имеющей наибольшую фазовую скорость.
Следовательно, при работе на выбранной гармонике обеспечивается свой коэффициент замедления (n = с/vф). Как видно из (6) и (22), при увеличении номера гармоники ее фазовая скорость уменьшается, соответственно уменьшается длина волны гармоники:
коэффициент замедления n при этом увеличивается.
В зависимости от значения m фазовая скорость гармоник может быть как положительной, так и отрицательной.
При m > 0 (прямая волна) фазовая скорость гармоник положительна (направлена вправо), это прямые гармоники. Распространение волн происходит в направлении оси +z (направление движения электронного луча). Направление фазовой и групповой скоростей совпадают. Энергия передается в направлении +z.