华北电力大学 核反应堆物理分析 第1章-核反应堆的核物理基础教材
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核反应堆物理分析第一章核反应堆的核物理基础1、反应堆:能够实现可控、自续链式核反应的装置。
2、反应堆物理:研究反应堆内中子行为的科学。
有时称neutronics。
或:研究、设计反应堆使得裂变反应所产生的中子与俘获反应及泄露所损失的中子相平衡。
3、在反应堆物理中,除非对于能量非常低的中子,都将中子视为粒子,不考虑其波动性及中子的不稳定性。
4、反应堆内,按中子与原子核的相互作用方式可分为三大类:势散射、直接相互作用和复合核的形成;按中子与原子核的相互作用可分为两大类:散射和吸收。
5、σ :微观截面表示平均一个入射中子与一个靶核发生相互作用的几率大小的一种量度,6、宏观截面:表征一个中子与单位体积内所有原子核发生核反应的平均概率;表征一个中子在介质中穿行单位距离与核发生反应的概率。
单位:1/m7、平均自由程λ: 中子在介质中运动时,与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离。
或:平均每飞行λ距离发生一次碰撞。
λ= 1/8、核反应率:单位时间、单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。
9、中子通量密度:表示1立方米内所有的中子在1秒钟内穿行距离的总和。
10、中子能谱分布:在核反应堆内,中子并不具有同一速度v或能量E,中子数关于能量E的分布称为中子能谱分布。
11、平均截面(等效截面):12、截面随中子能量的变化:一、微观吸收截面:①低能区(E<1eV)::中、重核在低能区有共振吸收现象②高能区(1eV<E<keV):重核:随着中子能量的增加,共振峰间距变小,共振峰开始重叠,以致不再能够分辨。
因此随E的变化,虽有一定起伏,但变得缓慢平滑了,而且数值甚小,一般只有几个靶。
轻核:一般要兆电子伏范围内才出现共振现象,且其共振峰宽而低。
二、微观散射截面:弹性散射截面σe :多数元素与较低能量中子的散射都是弹性的。
基本上为常数,截面值一般为几靶。
轻核、中等核:近似为常数;重核:在共振能区将出现共振弹性散射。
第一章—核反应堆的核物理基础直接相互作用:入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞,使其从核里发射出来,而中子却留在了靶核内的核反应。
中子的散射:散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。
非弹性散射:中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核,然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。
弹性散射:分为共振弹性散射和势散射。
111001100[]AA A ZZ Z AA Z Z X n X X n X n X n +*+→→++→+微观截面:一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率,或表示一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。
宏观截面:表征一个中子与单位体积内原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。
也是一个中子穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小的一种度量。
平均自由程:中子在介质中运动时,与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。
核反应率:每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。
中子通量密度:某点处中子密度与相应的中子速度的乘积,表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。
多普勒效应:由于靶核的热运动随温度的增加而增加,所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加,同时峰值也逐渐减小,这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。
瞬发中子和缓发中子:裂变中,99%以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的,把这些中子叫瞬发中子;裂变中子中,还有小于1%的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的,把这些中子叫缓发中子。
第二章—中子慢化和慢化能谱慢化时间:裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。
扩散时间:无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。
平均寿命:在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子,直至最后被俘获的平均时间,称为中子的平均寿命。
慢化密度:在r 处每秒每单位体积内慢化到能量E 以下的中子数。