1、反应堆物理总复习,Hong CHANG 2009.03,15900709614 (Mobile) 021-64355111 ext 6392 ,第一章 反应堆物理基础,原子核物理 核力、核衰变、衰变规律、比结合能曲线 中子与原子核的相互作用 散射、吸收 截面、平均自由程、截面随中子能量的变化 共振吸收多普勒效应 核裂变过程 裂变能量的释放、裂变产物、裂变中子 链式裂变反应 临界条件、中子循环 六因子公示 每个因子的含义,第二章 中子的慢化和慢化能谱,中子的弹性散射过程（经典力学） 碰撞后中子能量的损失、（平均）对数能降增量 慢化剂的选择 无限均匀介质内中子的慢化能谱（碰撞次数相等） 反应堆内
2、的能谱 裂变谱、费米谱、麦克斯韦谱,裂变产生的中子具有很高的能量，平均约为2MeV，对于热中子反应堆，需要将中子慢化到热能区域，中子由于散射碰撞而降低速度的过程称为慢化过程。,重要概念,与静止的靶核的弹性散射,由动能和动量守恒规律可知：,Ei and Ef 分别为碰撞前后中子的能量。A是靶核的质量数。,平均对数能降增量,对数能降:,中子从MeV数量级降低到Ev的数量级，为方便表示，我们使用对数能降的概念。,一次碰撞后对数能降增量为：,慢化剂的选择,慢化能力慢化比,反应堆能谱,产生的裂变中子连续慢化，进入到缝合能以下的热化区。堆内中子密度按能量具有一个稳定的分布，称之为堆芯中子能谱分布。,高能区
3、(E0.1MeV) 中子从裂变产生尚未充分慢化，其能谱与裂变中子谱非常近似。 慢化区(1eVE0.1MeV) 在弱吸收介质中，这一能区内中子通量密度近似于费米谱(1/E谱) 热能区(E1eV) 该区内的中子称为热中子，指的是中子与所在介质的原子处于热平衡状态。类似于气体分子的热运动速度，热中子能谱服从麦克斯韦-玻耳兹曼分布。,能谱的“硬化”,何谓能谱的硬化？ 能谱硬化的原因： a.中子由高能向低能慢化，因此在能量较高的区域内中子数目相对要多。 b.由于介质的吸收，一部分中子未达到热平衡就已经被吸收了，使得能量较低的中子份额减小。,第三章 单速中子扩散,单速中子扩散,单速中子扩散方程,菲克定律,
4、菲克定律,斐克定律前提： a.介质是无限的、均匀的； b.散射是各向同性的； c.介质的吸收截面很小，即as ； d.中子通量密度是随空间位置缓慢变化的函数。,斐克定律,单能中子扩散方程,如果斐克定律成立，则可以得到单能中子扩散方程：,若中子通量密度不随时间变化，方程可以化为：,称为稳态单能中子扩散方程,单速中子扩散,扩散长度 定义 物理意义,第四章 均匀反应堆的临界理论,均匀裸堆的单群理论,均匀裸堆的单群扩散方程及其解,裂变源强可以表示为：,在没有外源的情况下，单群扩散方程为：,裸堆单群近似的“临界条件”为：其中B2为最小特征值 ，记为 ，称为几何曲率,当反应堆处于临界时通量密度服从波动方程
5、,堆内中子不是从堆内泄漏出去，就是被堆内物质吸收，则不泄漏概率可以表示为：,定义 为反应性，有：,对于临界反应堆=0；若0，则反应堆处于超临界状态；若 0，则反应堆处于次临界状态。| 的大小表示反应堆偏离临界状态的程度。,反应性的单位有：PCM。 1PCM=10-5(k/k) 。元。1元反应性为1eff，记为1$，eff为有效缓发中子产额。分。1元等于100分，记为1 。,均匀反应堆的临界理论,均匀裸堆的临界理论,几种裸堆的几何曲率与通量密度分布 带反射层的反应堆 反射层的作用、反射层节省 反应堆功率分布 功率分布与众多因素有关 通量密度分布不均匀系数与通量展平 双群扩散理论,第五章 燃耗与中
6、毒,燃耗与中毒,裂变产物中毒 氙-135中毒 启动后积累（平衡氙）、停堆后的变化（碘坑） 功率变化时浓度的变化、氙震荡。,平衡氙中毒与热中子通量密度水平有关。当堆内中子通量密度很小时，平衡氙中毒也很小。 在高的热中子通量密度下运行时，可以近似认为平衡氙中毒与通量密度无关，只与宏观裂变截面和宏观吸收截面的比值有关。,碘坑,钐-149中毒 启动后积累（平衡钐）、停堆后的变化,反应堆堆芯寿期与燃耗深度 一个堆芯从开始运行到有效增殖系数降到1时，反应堆满功率运行的时间称为堆芯寿期。 表示核燃料贫化程度的物理量燃耗深度。,第六章 堆内燃料管理,堆内核燃料管理,核燃料的转换与增殖 堆内燃料管理 多循环燃料管理 单循环燃料管理 换料方案选择、换料周期、换料批数,第七章 温度效应和反应性控制,温度效应和反应性控制,反应性温度系数（影响因素） 燃料温度系数（多普勒功率系数） 慢化剂温度系数 功率系数 反应性控制任务与方式 三种控制手段、各自的控制对象 控制棒控制（微积分价值、棒间干涉效应） 化学补偿控制（硼微分价值） 可燃毒物控制（非均匀布置）,第八章 核反应堆动力学,核反应堆动力学,缓发中子对反应堆周期的影响。 点堆动力学方程,
