反应堆运行物理
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压水堆核电厂运行物理
张亚东
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第一章 物理基础理论 第二章 反应性 第三章 反应性系数 第四章 燃耗和中毒 第五章 反应性控制 第六章 反应堆功率分布及限值 第七章 反应堆启动和停堆中的几个问题
单击此处编辑母版标题样式 第一章 物理基础理论
1.1 概述 1.2 原子核结构 1.3中子与物质的相互作用 1.3中子与物质的相互作用 1.4 核反应截面和反应率 1.5 裂变反应 1.6 中子慢化 1.7 中子扩散 1.8 链式反应 1.9 反应堆临界 1.10 中子通量密度和反应堆功率
ρ
− PSm = − N Sm (∞) ⋅ σ a ,Sm
∑
u a
=−
γ Pm ∑ f
∑
u a
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停堆后的钐毒: 停堆后的钐毒: 停堆后的钐浓度是和停堆前的中子通量密度有关的, 停堆后的钐浓度是和停堆前的中子通量密度有关的,因不同的 功率水平下,钷的浓度是与停堆前的中子通量密度有关的。 功率水平下,钷的浓度是与停堆前的中子通量密度有关的。 启动时的钐毒平衡时间和停堆后的钐毒最大时间都是约400h 启动时的钐毒平衡时间和停堆后的钐毒最大时间都是约 无论功率的上升还是下降,只要经过的时间足够长,钐毒都会回 无论功率的上升还是下降,只要经过的时间足够长, 到平衡值, 到平衡值,约-580PCM.
单击此处编辑母版标题样式 4.3.4 其他毒物
非饱和性裂变产物:热中子吸收截面较小,浓度随时间不断积累。 非饱和性裂变产物:热中子吸收截面较小,浓度随时间不断积累。 有些非裂变产物也是毒物。 有些非裂变产物也是毒物。 除氙外裂变产物的毒性。 图4.22 除氙外裂变产物的毒性。 欠慢化堆中中毒比完全热化的堆中要大,因共振俘获增加。 欠慢化堆中中毒比完全热化的堆中要大,因共振俘获增加。
停堆前的氙平衡的中子通量密度<3E11 n/(cm2s)时不会出现最大氙毒 停堆前的氙平衡的中子通量密度 时不会出现最大氙毒
碘坑时间 容许停堆时间 强迫停堆时间 影响碘坑深度的因素:中子通量密度,停堆方式。 影响碘坑深度的因素:中子通量密度,停堆方式。
单击此处编辑母版标题样式 氙的反应性瞬变
功率阶跃下降和停堆相似,只是在变化程度上有差异。 功率阶跃下降和停堆相似,只是在变化程度上有差异。 阶跃上升和阶跃下降正好相反。 阶跃上升和阶跃下降正好相反。 阶跃后重新达到的平衡氙浓度只与中子通量密度有关。 阶跃后重新达到的平衡氙浓度只与中子通量密度有关。 氙达到最大浓度的时间( 氙达到最大浓度的时间(<11h)和达到平衡的时间(40~50h)与 )和达到平衡的时间( ~ ) 功率变化的大小和最终的功率水平有关。 功率变化的大小和最终的功率水平有关。 功率线性变化时,氙毒的变化和阶跃的相似。 功率线性变化时,氙毒的变化和阶跃的相似。
单击此处编辑母版标题样式 4.4.4换料 4.4.4换料
换料周期:两次装量之间的时间间隔。 换料周期:两次装量之间的时间间隔。 分区装量 低泄漏装料方案:燃耗深的放在外围。好处: 时反应性较小, 低泄漏装料方案:燃耗深的放在外围。好处:BOL时反应性较小, 时反应性较小 中子通量密度较低,泄漏减小,导致静反应性增加, 中子通量密度较低,泄漏减小,导致静反应性增加,堆芯寿期加 同时,低泄漏也减缓了堆压力容器的辐照脆化。 长。同时,低泄漏也减缓了堆压力容器的辐照脆化。
单击此处编辑母版标题样式 1.9 反应堆临界
反应堆临界:反应堆内,无外中子源的情况下, 反应堆临界:反应堆内,无外中子源的情况下,中子的产生率和消失率 之间保持严格的平衡, 之间保持严格的平衡,使链式反应得以恒定的速率持续地进行下去的工 作状态。 作状态。 临界质量 增殖系数k 增殖系数 无限介质增殖系数及四因子公式 ∞ 有限介质增殖系数及六因子公式 临界过程图解 临界方程: 临界方程:单群 双群 典型形状裸堆的几何曲率和中子通量密度的解 栅格非均匀效应 非均匀对的优点:中子在慢化过程与慢化剂的碰撞概率大, 非均匀对的优点:中子在慢化过程与慢化剂的碰撞概率大,减小了燃料 的共振吸收,使逃脱共振概率增大。快裂变因子比均匀堆的大。 的共振吸收,使逃脱共振概率增大。快裂变因子比均匀堆的大。
单击此处编辑母版标题样式 4.4.3 核燃料的转换
可转换同位素 转换和增殖 CR或BR=产生的易裂变核数 消耗的易裂变核数 或 产生的易裂变核数/消耗的易裂变核数 产生的易裂变核数 压水堆初始转换比约0.6,快堆理论上可达到 压水堆初始转换比约 ,快堆理论上可达到1.2 压水堆产生的热量中, 来自于生成的易裂变核。 压水堆产生的热量中,约1/3来自于生成的易裂变核。 来自于生成的易裂变核
κ = fηεp
1.10 中子通量密度与核反应堆功率 单击此处编辑母版标题样式
中子通量密度: 中子通量密度: 核反应率 核反应堆的功率 10 次裂变是产生1W的功率。 的功率。 每秒有3.1× 10 次裂变是产生 的功率 核反应堆功率: 核反应堆功率:
P = VNσ f φ / 3.1×1010 W
单击此处编辑母版标题样式 4.4.2燃耗 4.4.2燃耗
定义: 定义: 单位质量燃料所发出的能量,( 单位质量燃料所发出的能量,(MWd/tU) ,( ) 电站: 有效满功率天( 电站: 有效满功率天(EFPD) ) 有效满功率小时(EFPH) (不能比较燃料的性能 不能比较燃料的性能) 有效满功率小时 不能比较燃料的性能 研究堆: 研究堆:百分比 燃耗系数:燃耗向堆芯引入反应性的变化速率, 燃耗系数:燃耗向堆芯引入反应性的变化速率,PCM/EFPH 卸料燃耗:堆芯卸出燃料达到的燃耗值。 卸料燃耗:堆芯卸出燃料达到的燃耗值。 影响卸料燃耗的因素:初始剩余反应性和燃料性能。 影响卸料燃耗的因素:初始剩余反应性和燃料性能。 为提高经济性,要使平均卸料燃耗提高,措施: 为提高经济性,要使平均卸料燃耗提高,措施: 1.分区装量; 分区装量; 分区装量 2.载硼运行:提高初始剩余反应性,展平功率分布; 载硼运行: 载硼运行 提高初始剩余反应性,展平功率分布; 3.使用性能好的燃料元件。 使用性能好的燃料元件。 使用性能好的燃料元件
单击此处编辑母版标题样式 1.3中子与物质的相互作用 1.3中子与物质的相互作用
势散射 弹性散射 动能和动量守恒 机理 直接相互作用 直接与核子作用 非弹性 复合核的形成 复合核再衰变 弹性散射 非弹性散射 形式 辐射俘获( ) 辐射俘获(n,γ) (n,α) α 吸收 (n,p) (n,f) (n,2n)等 等
单击此处编辑母版标题样式 1.2 原子核结构
放射性:人工。天然 放射性:人工。 原子核衰变:1>α 原子核衰变:1>α衰变 2>β 2>β衰变 3>γ 3>γ衰变
4>同质异能跃迁 4>同质异能跃迁 5> f
放射性衰变规律 核素的平均寿命与其衰变常数互为倒数 原子核的结合能 质量亏损 比结合能曲线
半衰期
单击此处编辑母版标题样式 1.7 中子扩散
扩散时间:无限介质中热中子扩散到被吸收的平均时 间。扩散时间比慢化时间要长的多。 热中子扩散方程 稳态热中子扩散方程 扩散长度L。 无源稳态热中子扩散方程的解。 扩散长度的平方值 L2 等于热中子从产生点到被吸收点 间直线飞行距离均方值的1/6. L越大,热中子泄漏率越大。 1.8 链式反应
单击此处编辑母版标题样式 1.6 中子慢化
慢化过程:中子由于散射碰撞而降低速度的过程。 热堆中基本都能慢化到热能 快堆中只能慢化到100keV作用 中子慢化主要通过弹性碰撞和非弹性碰撞而进行。 非弹性碰撞有阈能。中子能很快慢化到阈能以下。 慢化剂主要用轻核,因轻核在碰撞中转移能量大。 慢化剂性能:慢化能力: ξΣs 慢化比: ξΣs/Σa ξ是平均对数能降,与中子能量无关。
单击此处编辑母版标题样式 1.2 原子核结构
原子核结构 原子质量单位 电子、中子与质子的质量比较 电子、 自由中子的不稳定性(半衰期10.6min) 自由中子的不稳定性(半衰期10.6min) 中子的波粒二象性 反应堆中中子按能量分类 核素是具有特定质量数A 原子序数Z和核能态m 核素是具有特定质量数A、原子序数Z和核能态m,而且其平均寿命长的足以被 观察的一类原子。 观察的一类原子。 同位素是具有相同原子序数,而质量数不同的核素。 同位素是具有相同原子序数,而质量数不同的核素。 同质异能素 同中子素 同量异位素 核素的表示方法
单击此处编辑母版标题样式 停堆后的氙中毒
dN Xe = λI N I − λXe N Xe dt
开始时: 的衰变产生大于它的衰变消失, 开始时: I N I > λ Xe N Xe Xe由I的衰变产生大于它的衰变消失, 由 的衰变产生大于它的衰变消失 λ Xe 浓度增大;随着I-135的衰变,I的浓度减小,Xe的生产率和消失率 的衰变, 的浓度减小, 的生产率和消失率 浓度增大;随着 的衰变 的浓度减小 浓度达到最大; 的继续减少, 相等,Xe浓度达到最大 随着I的继续减少 Xe的生产率小于消失 相等,Xe浓度达到最大;随着I的继续减少, Xe的生产率小于消失 率,氙浓度逐渐减小直至消失。 氙浓度逐渐减小直至消失。 图4.11
单击此处编辑母版标题样式 4.3.3钐毒 4.3.3钐毒
Sm-149的裂变产额:1.13% 的裂变产额: 的裂变产额 % 热中子吸收截面: 热中子吸收截面:4.08E4b 1.启动时钐毒 启动时钐毒 平衡浓度: 平衡浓度: γ Pm ∑ f
N ∑ f φ N Pm (∞) = λPm 钐的平衡毒性: 钐的平衡毒性:
单击此处编辑母版标题样式 1.4 核反应截面和反应率
核反应截面是表示中子与某种原子核发生 某种反应的概率的量,是中子能量的函 数。 微观截面表示平均一个中子与一个靶原子 核相互作用的概率。 (单位) 宏观截面表示一个中子与单位体积内原子 核发生核反应的概率。 平均自由程是中子在介质内与原子核两次 相互作用之间穿行的平均距离。 核反应率 R=Σnν=ΣΦ
单击此处编辑母版标题样式 4.4.1堆芯寿期 4.4.1堆芯寿期
定义:反应堆有效增殖因数Keff降到 时,反应堆满功率运行的 定义:反应堆有效增殖因数 降到1时 降到 时间。 时间。 平衡氙和最大氙的寿期是不一样的。 平衡氙和最大氙的寿期是不一样的。最大氙情况爬出碘坑后还 能开堆,但有强迫停堆时间。 能开堆,但有强迫停堆时间。 BOL MOL EOL
单击此处编辑母版标题样式 氙振荡
氙振荡现象:大型热堆中,局部中子通量密度的变化引起局部 氙振荡现象:大型热堆中, 氙 浓度和局部反应性的变化;反过来, 浓度和局部反应性的变化;反过来,局部反应性的变化也会引起氙 浓度的变化; 浓度的变化;彼此的相互作用就可能使堆中氙浓度和中子通量密度 产生空间振荡。 产生空间振荡。 产生氙振荡的条件:高中子通量密度,大型堆。 产生氙振荡的条件:高中子通量密度,大型堆。 氙振荡只是引起局部氙浓度变化, 氙振荡只是引起局部氙浓度变化,整个堆芯总量的变化不大因 整堆的反应性变化不大。 此,整堆的反应性变化不大。 氙振荡周期: 氙振荡周期:15h~30h 氙振荡引起的局部中子通量密度的提高会使元件过热而损坏包 壳,同样局部温度的升高会造成材料应力破坏,必须对其控制。 同样局部温度的升高会造成材料应力破坏,必须对其控制。 氙振荡可以用控制棒来抑制, 氙振荡可以用控制棒来抑制,较大的负慢化剂温度效应也能很 好的克服氙振荡。 好的克服氙振荡。
单击此处编辑母版标题样式 1.5 裂变反应
可裂变核素 自然界中只有U 易裂变核素 自然界中只有U5 不易裂变核素 200MeV 裂变能 200MeV 裂变产物: 裂变产物:核裂变生成的若干个中等质量的裂变 碎片及其衰变产物。 碎片及其衰变产物。 裂变中子 U5:ν=2.43 Pu-239: Pu-239: ν=2.98 平均能量= 裂变谱 平均能量=2MeV 缓发中子
单击此处编辑母版标题样式 第五章 反应性控制
压水堆核电厂运行物理
张亚东
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第一章 物理基础理论 第二章 反应性 第三章 反应性系数 第四章 燃耗和中毒 第五章 反应性控制 第六章 反应堆功率分布及限值 第七章 反应堆启动和停堆中的几个问题
单击此处编辑母版标题样式 第一章 物理基础理论
1.1 概述 1.2 原子核结构 1.3中子与物质的相互作用 1.3中子与物质的相互作用 1.4 核反应截面和反应率 1.5 裂变反应 1.6 中子慢化 1.7 中子扩散 1.8 链式反应 1.9 反应堆临界 1.10 中子通量密度和反应堆功率
ρ
− PSm = − N Sm (∞) ⋅ σ a ,Sm
∑
u a
=−
γ Pm ∑ f
∑
u a
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停堆后的钐毒: 停堆后的钐毒: 停堆后的钐浓度是和停堆前的中子通量密度有关的, 停堆后的钐浓度是和停堆前的中子通量密度有关的,因不同的 功率水平下,钷的浓度是与停堆前的中子通量密度有关的。 功率水平下,钷的浓度是与停堆前的中子通量密度有关的。 启动时的钐毒平衡时间和停堆后的钐毒最大时间都是约400h 启动时的钐毒平衡时间和停堆后的钐毒最大时间都是约 无论功率的上升还是下降,只要经过的时间足够长,钐毒都会回 无论功率的上升还是下降,只要经过的时间足够长, 到平衡值, 到平衡值,约-580PCM.
单击此处编辑母版标题样式 4.3.4 其他毒物
非饱和性裂变产物:热中子吸收截面较小,浓度随时间不断积累。 非饱和性裂变产物:热中子吸收截面较小,浓度随时间不断积累。 有些非裂变产物也是毒物。 有些非裂变产物也是毒物。 除氙外裂变产物的毒性。 图4.22 除氙外裂变产物的毒性。 欠慢化堆中中毒比完全热化的堆中要大,因共振俘获增加。 欠慢化堆中中毒比完全热化的堆中要大,因共振俘获增加。
停堆前的氙平衡的中子通量密度<3E11 n/(cm2s)时不会出现最大氙毒 停堆前的氙平衡的中子通量密度 时不会出现最大氙毒
碘坑时间 容许停堆时间 强迫停堆时间 影响碘坑深度的因素:中子通量密度,停堆方式。 影响碘坑深度的因素:中子通量密度,停堆方式。
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功率阶跃下降和停堆相似,只是在变化程度上有差异。 功率阶跃下降和停堆相似,只是在变化程度上有差异。 阶跃上升和阶跃下降正好相反。 阶跃上升和阶跃下降正好相反。 阶跃后重新达到的平衡氙浓度只与中子通量密度有关。 阶跃后重新达到的平衡氙浓度只与中子通量密度有关。 氙达到最大浓度的时间( 氙达到最大浓度的时间(<11h)和达到平衡的时间(40~50h)与 )和达到平衡的时间( ~ ) 功率变化的大小和最终的功率水平有关。 功率变化的大小和最终的功率水平有关。 功率线性变化时,氙毒的变化和阶跃的相似。 功率线性变化时,氙毒的变化和阶跃的相似。
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换料周期:两次装量之间的时间间隔。 换料周期:两次装量之间的时间间隔。 分区装量 低泄漏装料方案:燃耗深的放在外围。好处: 时反应性较小, 低泄漏装料方案:燃耗深的放在外围。好处:BOL时反应性较小, 时反应性较小 中子通量密度较低,泄漏减小,导致静反应性增加, 中子通量密度较低,泄漏减小,导致静反应性增加,堆芯寿期加 同时,低泄漏也减缓了堆压力容器的辐照脆化。 长。同时,低泄漏也减缓了堆压力容器的辐照脆化。
单击此处编辑母版标题样式 1.9 反应堆临界
反应堆临界:反应堆内,无外中子源的情况下, 反应堆临界:反应堆内,无外中子源的情况下,中子的产生率和消失率 之间保持严格的平衡, 之间保持严格的平衡,使链式反应得以恒定的速率持续地进行下去的工 作状态。 作状态。 临界质量 增殖系数k 增殖系数 无限介质增殖系数及四因子公式 ∞ 有限介质增殖系数及六因子公式 临界过程图解 临界方程: 临界方程:单群 双群 典型形状裸堆的几何曲率和中子通量密度的解 栅格非均匀效应 非均匀对的优点:中子在慢化过程与慢化剂的碰撞概率大, 非均匀对的优点:中子在慢化过程与慢化剂的碰撞概率大,减小了燃料 的共振吸收,使逃脱共振概率增大。快裂变因子比均匀堆的大。 的共振吸收,使逃脱共振概率增大。快裂变因子比均匀堆的大。
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可转换同位素 转换和增殖 CR或BR=产生的易裂变核数 消耗的易裂变核数 或 产生的易裂变核数/消耗的易裂变核数 产生的易裂变核数 压水堆初始转换比约0.6,快堆理论上可达到 压水堆初始转换比约 ,快堆理论上可达到1.2 压水堆产生的热量中, 来自于生成的易裂变核。 压水堆产生的热量中,约1/3来自于生成的易裂变核。 来自于生成的易裂变核
κ = fηεp
1.10 中子通量密度与核反应堆功率 单击此处编辑母版标题样式
中子通量密度: 中子通量密度: 核反应率 核反应堆的功率 10 次裂变是产生1W的功率。 的功率。 每秒有3.1× 10 次裂变是产生 的功率 核反应堆功率: 核反应堆功率:
P = VNσ f φ / 3.1×1010 W
单击此处编辑母版标题样式 4.4.2燃耗 4.4.2燃耗
定义: 定义: 单位质量燃料所发出的能量,( 单位质量燃料所发出的能量,(MWd/tU) ,( ) 电站: 有效满功率天( 电站: 有效满功率天(EFPD) ) 有效满功率小时(EFPH) (不能比较燃料的性能 不能比较燃料的性能) 有效满功率小时 不能比较燃料的性能 研究堆: 研究堆:百分比 燃耗系数:燃耗向堆芯引入反应性的变化速率, 燃耗系数:燃耗向堆芯引入反应性的变化速率,PCM/EFPH 卸料燃耗:堆芯卸出燃料达到的燃耗值。 卸料燃耗:堆芯卸出燃料达到的燃耗值。 影响卸料燃耗的因素:初始剩余反应性和燃料性能。 影响卸料燃耗的因素:初始剩余反应性和燃料性能。 为提高经济性,要使平均卸料燃耗提高,措施: 为提高经济性,要使平均卸料燃耗提高,措施: 1.分区装量; 分区装量; 分区装量 2.载硼运行:提高初始剩余反应性,展平功率分布; 载硼运行: 载硼运行 提高初始剩余反应性,展平功率分布; 3.使用性能好的燃料元件。 使用性能好的燃料元件。 使用性能好的燃料元件
单击此处编辑母版标题样式 1.3中子与物质的相互作用 1.3中子与物质的相互作用
势散射 弹性散射 动能和动量守恒 机理 直接相互作用 直接与核子作用 非弹性 复合核的形成 复合核再衰变 弹性散射 非弹性散射 形式 辐射俘获( ) 辐射俘获(n,γ) (n,α) α 吸收 (n,p) (n,f) (n,2n)等 等
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放射性:人工。天然 放射性:人工。 原子核衰变:1>α 原子核衰变:1>α衰变 2>β 2>β衰变 3>γ 3>γ衰变
4>同质异能跃迁 4>同质异能跃迁 5> f
放射性衰变规律 核素的平均寿命与其衰变常数互为倒数 原子核的结合能 质量亏损 比结合能曲线
半衰期
单击此处编辑母版标题样式 1.7 中子扩散
扩散时间:无限介质中热中子扩散到被吸收的平均时 间。扩散时间比慢化时间要长的多。 热中子扩散方程 稳态热中子扩散方程 扩散长度L。 无源稳态热中子扩散方程的解。 扩散长度的平方值 L2 等于热中子从产生点到被吸收点 间直线飞行距离均方值的1/6. L越大,热中子泄漏率越大。 1.8 链式反应
单击此处编辑母版标题样式 1.6 中子慢化
慢化过程:中子由于散射碰撞而降低速度的过程。 热堆中基本都能慢化到热能 快堆中只能慢化到100keV作用 中子慢化主要通过弹性碰撞和非弹性碰撞而进行。 非弹性碰撞有阈能。中子能很快慢化到阈能以下。 慢化剂主要用轻核,因轻核在碰撞中转移能量大。 慢化剂性能:慢化能力: ξΣs 慢化比: ξΣs/Σa ξ是平均对数能降,与中子能量无关。
单击此处编辑母版标题样式 1.2 原子核结构
原子核结构 原子质量单位 电子、中子与质子的质量比较 电子、 自由中子的不稳定性(半衰期10.6min) 自由中子的不稳定性(半衰期10.6min) 中子的波粒二象性 反应堆中中子按能量分类 核素是具有特定质量数A 原子序数Z和核能态m 核素是具有特定质量数A、原子序数Z和核能态m,而且其平均寿命长的足以被 观察的一类原子。 观察的一类原子。 同位素是具有相同原子序数,而质量数不同的核素。 同位素是具有相同原子序数,而质量数不同的核素。 同质异能素 同中子素 同量异位素 核素的表示方法
单击此处编辑母版标题样式 停堆后的氙中毒
dN Xe = λI N I − λXe N Xe dt
开始时: 的衰变产生大于它的衰变消失, 开始时: I N I > λ Xe N Xe Xe由I的衰变产生大于它的衰变消失, 由 的衰变产生大于它的衰变消失 λ Xe 浓度增大;随着I-135的衰变,I的浓度减小,Xe的生产率和消失率 的衰变, 的浓度减小, 的生产率和消失率 浓度增大;随着 的衰变 的浓度减小 浓度达到最大; 的继续减少, 相等,Xe浓度达到最大 随着I的继续减少 Xe的生产率小于消失 相等,Xe浓度达到最大;随着I的继续减少, Xe的生产率小于消失 率,氙浓度逐渐减小直至消失。 氙浓度逐渐减小直至消失。 图4.11
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Sm-149的裂变产额:1.13% 的裂变产额: 的裂变产额 % 热中子吸收截面: 热中子吸收截面:4.08E4b 1.启动时钐毒 启动时钐毒 平衡浓度: 平衡浓度: γ Pm ∑ f
N ∑ f φ N Pm (∞) = λPm 钐的平衡毒性: 钐的平衡毒性:
单击此处编辑母版标题样式 1.4 核反应截面和反应率
核反应截面是表示中子与某种原子核发生 某种反应的概率的量,是中子能量的函 数。 微观截面表示平均一个中子与一个靶原子 核相互作用的概率。 (单位) 宏观截面表示一个中子与单位体积内原子 核发生核反应的概率。 平均自由程是中子在介质内与原子核两次 相互作用之间穿行的平均距离。 核反应率 R=Σnν=ΣΦ
单击此处编辑母版标题样式 4.4.1堆芯寿期 4.4.1堆芯寿期
定义:反应堆有效增殖因数Keff降到 时,反应堆满功率运行的 定义:反应堆有效增殖因数 降到1时 降到 时间。 时间。 平衡氙和最大氙的寿期是不一样的。 平衡氙和最大氙的寿期是不一样的。最大氙情况爬出碘坑后还 能开堆,但有强迫停堆时间。 能开堆,但有强迫停堆时间。 BOL MOL EOL
单击此处编辑母版标题样式 氙振荡
氙振荡现象:大型热堆中,局部中子通量密度的变化引起局部 氙振荡现象:大型热堆中, 氙 浓度和局部反应性的变化;反过来, 浓度和局部反应性的变化;反过来,局部反应性的变化也会引起氙 浓度的变化; 浓度的变化;彼此的相互作用就可能使堆中氙浓度和中子通量密度 产生空间振荡。 产生空间振荡。 产生氙振荡的条件:高中子通量密度,大型堆。 产生氙振荡的条件:高中子通量密度,大型堆。 氙振荡只是引起局部氙浓度变化, 氙振荡只是引起局部氙浓度变化,整个堆芯总量的变化不大因 整堆的反应性变化不大。 此,整堆的反应性变化不大。 氙振荡周期: 氙振荡周期:15h~30h 氙振荡引起的局部中子通量密度的提高会使元件过热而损坏包 壳,同样局部温度的升高会造成材料应力破坏,必须对其控制。 同样局部温度的升高会造成材料应力破坏,必须对其控制。 氙振荡可以用控制棒来抑制, 氙振荡可以用控制棒来抑制,较大的负慢化剂温度效应也能很 好的克服氙振荡。 好的克服氙振荡。
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可裂变核素 自然界中只有U 易裂变核素 自然界中只有U5 不易裂变核素 200MeV 裂变能 200MeV 裂变产物: 裂变产物:核裂变生成的若干个中等质量的裂变 碎片及其衰变产物。 碎片及其衰变产物。 裂变中子 U5:ν=2.43 Pu-239: Pu-239: ν=2.98 平均能量= 裂变谱 平均能量=2MeV 缓发中子
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