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Meccanica delle collisioni elastiche (fisica del reattore nucleare)

Appunti ed esercizi di Fisica del Reattore nucleare elaborati dell'ing. Giorgio Bertucelli.

Classificazione dei reattori a fissione nucleare

I reattori a fissione nucleare si dividono in due grandi categorie: reattori veloci e reattori lenti. Si definiscono reattori veloci i reattori in cui la fissione nucleare è provocata dalla collisione contro nuclei di isotopi di Uranio o Plutonio, di neutroni ad elevata energia cinetica, dell'ordine dei MeV.

Si definiscono reattori lenti i reattori in cui la fissione nucleare è provocata dalla collisione contro nuclei di isotopi di Uranio o Plutonio, di neutroni a bassa energia cinetica, dell'ordine degli eV - simile a quella di atomi o molecole di un gas che si trovi a temperatura ambiente. Per questo motivo tali reattori si chiamano anche reattori termici.

Il rallentamento di neutroni veloci è dovuto quasi interamente alla dispersione o diffusione (scattering) elastica subita dai neutroni per effetto di collisioni con i nuclei di un mezzo moderatore (acqua, grafite, acqua pesante).

Applicheremo i principi di conservazione dell'energia e della quantità di moto.
Siano:
A = numero di massa del nucleo del moderatore = protoni + neutroni
Z = numero atomico del nucleo del moderatore = protoni

n= 1 = massa del neutrone
p= 1 = massa del protone.
Nel sistema del baricentro o del centro di massa si ha....

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Classification of nuclear fission reactors

Nuclear fission reactors are divided into two broad categories: fast reactors > and slow reactors . Fast reactors are defined as reactors in which nuclear fission is caused by the collision against nuclei of isotopes of Uranium or Plutonium, of neutrons with high kinetic energy, of the order of MeV.

Slow reactors are defined as reactors in which nuclear fission is caused by collision against nuclei of isotopes of Uranium or Plutonium, of low kinetic energy neutrons, of the order of eV - similar to that of atoms or molecules of a gas that is at room temperature. For this reason such reactors are also called thermal reactors.

The slowing down of fast neutrons is almost entirely due to the elastic scattering suffered by the neutrons due to collisions with the nuclei of a moderator medium (water, graphite, heavy water).

We will apply the principles of conservation of energy and momentum.

A = mass number of the moderator nucleus = protons + neutrons
Z = atomic number of the moderator nucleus = protons

n = 1 = mass of the neutron
p = 1 = mass of the proton.
In the system of the center of gravity or center of mass we have

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Tags: meccanica delle collisioni elastiche, reattori lenti, reattori veloci