chapter.01.中子与物质的相互作用哈工程李伟资料讲解

7.反应堆简介
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若取中子能量为0.01ev（热中子的最可几能量为 0.0253eV），则：
h4.5510124.551011m
p
E
此时λ仍然比原子间距（10-10m）小一个数量级 ，可不考虑量子效应。
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8.中子与物质的相互作用机制
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⑷反应堆结构 ①堆芯整体结构与压力容器 Ⅰ.压力容器的作用 压力容器的作用为：压力边界与安全屏障。
为了保证冷却冷却剂在较高的温度下仍然不沸腾， 需要对其加压；
在反应堆安全中，压力容器和一回路压力边界还起 着第二道安全屏障的作用。
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； UO2燃料芯块的样子为圆柱形，两端为浅碟状。
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Ⅱ.燃料棒 将UO2燃料芯块装在一根薄管中，做成一根密封的
燃料棒：
在燃料棒两端设有弹簧，用于压紧其中的燃料芯块，弹 簧所占据的空间可用于容纳裂变气体；
上式中C便是复合核，其处于激发态。 哈尔滨工程大学 核科学与技术学院 李伟 2020/5/19
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反 应 堆 简 介
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反
应
堆
简
+
介
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②核燃料的结构 Ⅰ.燃料芯块 一般压水堆中，均采用铀作为核燃料。其中：
235U富集度为3%～5%； 一般采用铀的氧化物UO2作为核燃料（陶瓷材料）
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将多根燃料棒按照一定的Fra Baidu bibliotek式排列并用定位格 架加以固定，便构成了燃料组件。
在燃料组件中，一般需要空出其中的若干个位 置用于放置其它设备，如：
控制棒； 可燃毒物； 外中子源（初级源和次级源）； 阻力塞棒； 中子测量管道。
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②相对论和量子效应
在反应堆中，中子能量一般小于10MeV，最高也很 难超过20MeV。如果取中子能量为20MeV，那么此 时有：
v
40MeV 931.5MeV
c2
0.207c
可见，β＝v/c＝0.207，其值比较小，因此可不考虑 相对论效应。
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8.中子与物质的相互作用机制
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⑶作用机制Ⅲ：形成复合核 对于低能核反应，复合核模型认为：反应过程可以分为
两个独立无关的阶段：
中子先与靶核作用后融合成一个处于激发态的新核，即形成 复合核；
复合核按照不同的方式进行衰变，分解为出射粒子和剩余核 。
具体反应式可以写a 为 下A 式 的C * 形 式B ：b
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Ⅱ.吊篮 整个堆芯通过吊篮吊装在压力容器筒身法兰的
内凸缘上。 吊篮还起到冷却剂分流的作用。 堆芯冷却剂的温度分布是由底部到顶部逐渐增
加的。 Ⅲ.组件 堆芯的核燃料以组件的形式固定在吊篮内。
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⑴作用机制Ⅰ：势散射 势散射是中子与原子核表面势相互作用的结果
。在整个作用过程中，中子并未进入原子核内 部。 在整个过程中，能量与动量的变化为：
散射前后原子核的内能并未发生变化； 整个过程中动能、动量守恒。
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⑸研究方法 ①中子与物质的相互作用 在反应堆内的核子数密度为：
中子数密度：～1016/m3； 介质核密度：～1028/m3。
中子和介质之间发生相互作用的几率要比中子 之间的相互作用大得多。因此在反应堆物理中 ，仅考虑中子与介质原子核的相互作用。
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⑵反应堆的概念
快中子反应堆
热中子反应堆
气体 冷却剂水
重水 轻水
沸水堆 压水堆
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⑶反应堆的工作流程
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⑵作用机制Ⅱ：直接相互作用 当入射中子的能量很高时，中子将直接进入原子核
内部，直接与原子核内的某个核子发生碰撞，将其 从原子核中打出；而入射中子留在原子核内。 称这个反应过程的机制为中子和原子核发生了直接 相互作用。 该作用类型对中子能量要求较高，反应堆中可以忽 略此反应类型。
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燃料棒包壳的材料一般采用锆（Zr4）合金； 包壳与燃料芯块之间有一层非常薄的间隙； 燃料包壳在反应堆安全中起着第一层屏障的作用，防止
裂变产生的放射性产物进入到一回路的冷却剂中。
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中子与物质的相互作用
岗前培训（70学时）
7.反应堆简介
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⑴核能的利用形式
能量本质 能量表现形式
核电 核反应放出的能量 热能（裂变碎片的动能）
火电 燃料燃烧放出的化学能 热能（燃料原子的动能）
利用形式
冷却剂将热量传递给二回路的 水，使二回路的水受热产生蒸 锅炉；直接加热水，产生蒸 汽，带动汽轮机做功。（由于 汽，带动汽轮机做功。 放射性）