| 8695912 9216 5224 943 1болочки предъявляют жёсткие требования. Он должен обладать высокой коррозионной, эрозионной и термич. стойкостью, высокой механич. прочностью и не должен существенно изменять характер поглощения нейтронов в реакторе. Наиболее употребительные материалы для изготовления оболочки - сплавы алюминия и циркония и нержавеющая сталь. Сплавы А1 используются в реакторах с темп-рой активной зоны <250-270 °С, сплавы Zr - в энергетич. реакторах при темп-рах 350-400 °С, а нержавеющая сталь, к-рая довольно интенсивно поглощает нейтроны,- в реакторах с темп-рой >400 °С. В ряде случаев находят применение и др. вещества, напр, графит высокой плотности.
Для улучшения теплообмена между сердечником и оболочкой осуществляют их диффузионное сцепление (если сердечник металлический) или в зазор между ними вводят газ, хорошо проводящий тепло (напр., гелий). Такой зазор необходим, когда материалы сердечника и оболочки имеют существенно разные коэфф. объёмного расширения.
Конструктивное исполнение Т. э. определяется формой сердечника. Наиболее распространены цилиндрич. (стержневые), однако применяются трубчатые, пластинчатые и др. сердечники. Т. э. объединяют в сборки (пакеты, кассеты, блоки) и в таком виде загружают в реактор. В реакторе с твёрдым замедлителем Т. э. или их сборки размещают внутри замедлителя в каналах, по к-рым протекает теплоноситель. Если замедлитель жидкий и выступает одновременно в роли теплоносителя, то сборки сами являются элементами, направляющими поток жидкости.
Осн. показатель работы Т. э.- глубина выгорания топлива в нём; в энергетич. реакторах она достигает 30 Мвт-сут/т. В энергетич. реакторах время работы Т. э. достигает трёх лет. Использованные Т. э. могут быть подвергнуты переработке с целью извлечения из них недогоревшего, а также вновь накопленного ядерного топлива.
Лит. см. при ст. Ядерный реактор. С. А. Скворцов.
ТЕПЛОВЫЕ НЕЙТРОНЫ, медленные нейтроны с кинетич. энергией в интервале 0,5 эв - 5 Мэв. Называются тепловыми, т. к. получаются при замедлении нейтронов до теплового равновесия с атомами замедляющей среды (термализация нейтронов). Распределение Т. н. в замедлителе по скоростям определяется его темп-poll в соответствии с Максвелла распределением для молекул газа. Энергия, соответствующая наиболее вероятной скорости Т.н., равна 8,6-10~5 Тэв, где Т - абс. темп-pa в К. Скорость Т. н. с энергией 0,025 эв равна 2200 м/сек и длина волны де Бройля лямбда = 1,8 А (см. Нейтронная оптика). Т. к. лямбда близка к величинам межатомных расстояний в твёрдых телах, то дифракция Т. н. используется для изучения структуры твёрдых тел. Наличие у нейтрона магнитного момента позволяет методом когерентного магнитного рассеяния Т. н. изучать магнитную структуру твёрдых тел. Изменения энергии при неупругом рассеянии Т. н. в конденсированных средах сравнимы с их начальной энергией, поэтому неупругое рассеяние Т. н. является методом исследования движения атомов и молекул в твёрдых телах и жидкостях (см. Нейтронография). Т. н. имеют огромное значение для работы ядерного реактора, т. к. вызывают цепную реакцию деления U и Ри. Велика также роль Т. н. в произ-ве радиоактивных изотопов.
Лит. см. при ст. Медленные нейтроны. Э. М. Шарапов.
ТЁПЛОЕ, посёлок гор. типа, центр ТёплоОгарёвского р-на Тульской обл. РСФСР. Ж.-д. станция на линии Сухиничи -Волово, в 70 км к Ю. от Тулы. Молочный з-д..
ТЕПЛОЁМКОСТЬ, количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус; точнее - отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его темп-ры, к этому изменению. Т. единицы массы вещества (г, кг) наз. удельной теплоёмкостью, 1 моля вещества - мольной (молярной) Т.
Количество теплоты, поглощённой телом при изменении его состояния, зависит не только от начального и конечного состояний (в частности, от их темп-ры), но и от способа, к-рым был осуществлён процесс перехода между ними. Соответственно от способа нагревания тела зависит и его Т. Обычно различают Т. при постоянном объёме (cv). и Т. при постоянном давлении (ср), если в процессе нагревания поддерживаются постоянными соответственно его объём или давление. При нагревании при постоянном давлении часть теплоты идёт на производство работы расширения тела, а часть - на увеличение его внутренней энергии, тогда как при нагревании при постоянном объёме вся теплота расходуется только на увеличение внутренней энергии; в связи с этим ср всегда больше, чем cv. Для газов (разреженных настолько, что их можно считать идеальными) разность мольных Т. равна ср - cv = R, где R -универсальная газовая постоянная, равная 8,314 дж!(молъ-К), или 1,986 кал/(моль -град). У жидкостей и твёрдых тел разница между ср и cvсравнительно мала.
Теорегич. вычисление Т., в частности её зависимости от темп-ры тела, не может быть осуществлено с помощью чисто термодинамич. методов и требует применения методов статистической физики. Для газов вычисление Т. сводится к вычислению средней энергии теплового движения отдельных молекул. Это движение складывается из поступательного и вращательного движений молекулы как целого и из колебаний атомов внутри молекулы. Согласно классич. статистике (т. е. статистич. физике, основанной на классич. механике), на каждую степень свободы поступательного и вращательного движений приходится в мольной Т. (Cv) газа величина, равная R/2; а на каждую колебательную степень свободы - R, это правило наз. равнораспределения законом. Частица одноатомного газа обладает всего тремя поступательными степенями свободы, соответственно чему его Т. должна составлять 3/2 R [т. е. ок. 12,5 джКмоль -К), или 3 калКмоль -град)], что хорошо согласуется с опытом. Молекула двухатомного газа обладает тремя поступательными, двумя вращательными и одной колебательной степенями свободы, и закон равнораспределения приводит к значению Cv = 7/2 R; между тем опыт показывает, что Т. двухатомного газа (при обычных темп-pax) составляет всего 5/2 R. Это расхождение теории с экспериментом связано с тем, что при вычислении Т. необходимо учитывать квантовые эффекты, т. е. пользоваться статистикой, основанной на квантовой механике. Согласно квантовой механике, всякая система частиц, совершающих колебания или вращения (в т. ч. молекула газа), может обладать лишь определёнными дискретными значениями энергии. Если энергия теплового движения в системе недостаточна для возбуждения колебаний определённой частоты, то эти колебания не вносят своего вклада в Т. системы (соответствующая степень свободы оказывается "замороженной" - к ней неприменим закон равнораспределения). Темп-pa Т, при достижении к-рой закон равнораспределения оказывается применимым к вращательной или колебательной степени свободы, определяется квантовом еханич. соотношением T"hv/k (v - частота колебаний, h - Планка постоянная, k - Болъцмана постоянная). Интервалы между вращательными уровнями энергии двухатомной молекулы (делённые на k) составляют всего неск. градусов и лишь для такой лёгкой молекулы, как молекула водорода, достигают сотни градусов. Поэтому при обычных темп-рах вращательная часть Т. двухатомных (а также многоатомных) газов подчиняется закону равнораспределения. Интервалы же между колебательными уровнями энергии достигают неск. тыс. градусов и поэтому при обычных темп-pax закон равнораспределения совершенно неприменим к колебательной части Т. Вычисление Т. по квантовой статистике приводит к тому, что колебательная Т. быстро убывает при понижении темп-ры, стремясь к нулю. Этим объясняется то обстоятельство, что уже при обычных темп-pax колебательная часть Т. практически отсутствует и Т. двухатомного газа равна 5/2 R вместо 7/2R.
При достаточно низких темп-pax Т. вообще должна вычисляться с помощью квантовой статистики. Как оказывается, Т. убывает с понижением темп-ры, стремясь к нулю при Т -" 0 в согласии с т. н. принципом Нернста (третьим началом термодинамики).
В твёрдых (кристаллич.) телах тепловое движение атомов представляет собой малые колебания вблизи определённых положений равновесия (узлов кристаллич. решётки). Каждый атом обладает, т. о., тремя колебательными степенями свободы и, согласно закону равнораспределения, мольная Т. твёрдого тела (Т. кристаллпч. решётки) должна быть равной 3 nR, где n - число атомов в молекуле. В действительности, однако, это значение - лишь предел, к к-рому стремится Т. твёрдого тела при высоких темп-рах. Он достигается уже при обычных темп-pax у многих элементов, в т. ч. металлов (п = 1, т. н. Дюлонга и Пти закон) и у нек-рых простых соединений [NaCl, MnS (п = 2), РbС12 (n = 3) и др.]; у сложных соединений этот предел фактически никогда не достигается, т. к. ещё раньше наступает плавление вещества или его разложение.
Квантовая теория Т. твёрдых тел была развита А. Эйнштейном (1907) и П. Дебаем (1912). Она основана на квантовании колебательного движения атомов в кристалле. При низких темп-pax Т. твёрдого тела оказывается пропорциональной кубу абс. темп-ры (т. н. закон Дсбая). Критерием, позволяющим различать высокие и низкие темп-ры, является сравнение с характерным для каждого данного вещества параметром - т. н. характеристич., или дебаевской, темп-рой ©с. Эта величина |
