核反应堆物理分析考试重点复习资料及公式整理

核反应堆物理复习分析资料整理

中子核反应类型：势散射、直接相互作用、复合核的形成

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。

中子通量：表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。

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)。

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。

截面随中子能量的变化规律：1）低能区（E<1eV），吸收截面随中子能量减小而增大，大致与中子的速度成反比，亦称吸收截面的1/v区。2）中能区（1eV10keV）,截面一般都很小，通常小于10靶，而且截面随能量变化也趋于平滑。

中子循环：快中子倍增系数ε：由一个初始裂变中子所得到的，慢化到U-238裂变阈能以下的平均中子数。逃脱共振几率P：慢化过程中逃脱共振吸收的中子所占的份额。热中子利用系数f:(燃料吸收的热中子数)/（被吸收的全部热中子数，包括被燃料，慢化剂，冷却剂，结构材料等所有物质吸收的热衷子数）。有效裂变中子数η：燃料每吸收一个热中子所产生的平均裂变中子数。快中子不泄漏几率Vs：快中子没有泄漏出堆芯的几率。热中子不泄漏几率Vd：热中子在扩散过程中没有泄漏出堆芯的几率。四因子公式：＝εPfη六因子公式：K＝εPfηVsVd

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。

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。

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。

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。

常用慢化剂：水、重水、Be、石墨

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。

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。

中子能谱：1热中子区：麦克斯韦谱；2 慢化区：费米谱；3快中子区：裂变谱。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。

分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c以下的中子称为热中子，E c称为分界能或缝合能。

对数能降：中子在慢化过程中能量的减少

斐克定律：中子流密度J正比于负的中子通量密度梯度。

斐克定律的物理解释：平面x=0的左边的碰撞密度比右边的大，因而大概可以预料，有正的中子流存在，这与菲克定律给出的相矛盾。但是，由于下述理由，这样的中子流不会出现。虽然左边的碰撞率较大是完全对的，但是由于较大的Es 值使中子在该区的衰减也较大，因此，左边被散射的中子实际达到x=0的平面的几率小于中子从右边同样距离处被散射而到达该平面的几率。可以证明，所增加的碰撞密度的效应和增加的衰减的效应恰好抵消，所以没有净中子流。所以推导菲克定律是所用的均匀介质的假设并不是菲克定律能够成立的一个严格要求，扩散长度：热中子扩散长度的平方等于热中子从产点到被吸收点的均方飞行距离的六分之一。

中子流密度：单位时间内穿过与流动方向垂直的单位表面面积的净中子数。

的中子角密度：在r处单位体积内和能量为E的单位能量间隔内，运动方向为

单位立体角内的中子数目。

慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。

徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸收时所穿行的直线距离为r M。反射层节省：反应堆由于加上反射层所引起的临界尺寸的减小。

反射层的作用：减少芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节省一部分燃料；提高反应堆的平均输出功率。

反射层材料选取：散射截面大；吸收截面小；良好的慢化能力

功率分布展平：芯部分区布置；可燃毒物的合理布置；采用化学补偿剂及部分长度控制棒以展平轴向通量分布。

氙中毒：氙振荡引起局部功率上升，使燃料元件局部过热，导致燃料元件的损害；堆内温度场交替上升，加速堆内材料的应力破坏。反应堆尺寸较大；通量密度较高；对热中子通量密度有显著的扰动。大的负温度系数；移动控制棒加以补偿。

碘坑现象及形成原因。1) 反应堆在某一功率下运行较长时间后，氙135的衰变和俘获反应的消失速度与生成速度相等，即与碘135的衰变速度相等，碘135

和氙135都达到了平衡状态。2) 此时停堆（降功率），氙的俘获反应不再发生（或减小），氙的消失途径只能（或主要）通过衰变消失，而碘也不再生成（或生成速度减小），因为碘的半衰期小于氙的半衰期，即单位时间内的由碘生成氙的速度大于氙的衰变消失的速度，因此，氙的浓度比停堆时的浓度呈上升趋势。

3) 因为反应堆已停堆（或降功率），碘不再生成（或生成速度变小），因此氙的浓度在达最大值开始下降，直至衰变到很少（或到达新的浓度，比原功率下小）。

4) 氙起到吸收中子的作用，因此，反应性变化上体现出碘坑。

最优栅格：在给定燃料富集度和慢化剂材料下，使栅格的无限增殖因数达到极大值或临界体积时的极小栅格。主要指标是NH/NU比，在比最优栅格小的NH/NU 比时的栅格称为慢化不足；另一个方向，为过慢化。冷却剂中加入硼酸使得keff 下降，由于f和p的影响，最优栅格位置会向NH/NU比变小的方向移动。

空间自屏效应：热中子进入燃料块后，首先为块外层的燃料核所吸收，造成燃料