【正文】 部的功率峰值會限制整個反應堆的輸出功率。不同核燃料元素的裂變能有所不同，但一般認為每一個 235U， 233U或 239Pu的原子核，裂變時大約要釋放出 200?MeV的能量 。用于補償燃耗、裂變產(chǎn)物積累所需的剩余反應性，所要控制的反應性當量是大的，但由于這些反應性的變化是很緩慢的，所以相應的控制毒物的過程也是十分緩慢的。 （ 2）功率調(diào)節(jié)控制。 ?可燃毒物好化學補償毒物。 （ 4）其他效應：如空洞效應，氣泡效應等。變化的原因主要有以下幾種： （ 1）燃料和重同位素成分的變化。但在應用中往往用過剩增殖系數(shù)的相對值 ρ來表示，簡稱之為反應性： 。 ?K有效 ＞ 1，中子產(chǎn)生占優(yōu)勢，堆內(nèi)中子數(shù)將隨時間而增加，反應堆處于超臨界狀態(tài)。 ?水腔的出現(xiàn)，將嚴重影響水腔中及水腔周圍的熱中子通量分布 《 核安全綜合知識 》 4．功率密度分布展平的重要性 ?提高堆功率水平的有效措施應是在保證最高熱負荷不變的情況下，提高整個堆的平均功率水平。 《 核安全綜合知識 》 帶反射層反應堆的中子通量密度分布 《 核安全綜合知識 》 3．中子通量的局部效應 （ 1）燃料富集度分區(qū)布置 ?燃料布置對功率分布影響很大。以 239Pu作為燃料的快中子反應堆具有非常優(yōu)良的增殖性能，其增殖比有可能達到 。 ?最吸引人的是 CR＞ 1的情況。 ?大多數(shù)現(xiàn)代輕水堆的轉化比 CR≈，由于實現(xiàn)核燃料的轉化，最終被利用的易裂變核約為原來的 。 ?第二，反應堆運行時，燃料元件處于高溫、高壓、強中子輻照條件下，元件包殼會受到一定損傷。由于堆內(nèi)存在大量中子和 238U原子核，通過 238U對中子的俘獲，新燃料 239Pu原子核將被生產(chǎn)出來。同時也與堆的尺寸和形狀有關。它定義為新一代中子與老一代中子之比，也可以看成系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率與系統(tǒng)內(nèi)中子的消失率之比： K有效 =（系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率） /（系統(tǒng)內(nèi)中子的消失率） ?若有效增殖系數(shù) K有效 ＝ 1，狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)； ?若有效增殖系數(shù) K有效 ＜ 1，狀態(tài)稱為次臨界狀態(tài)； ?若有效增殖系數(shù) K有效 ＞ 1，狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。在常見的慢化劑中，熱中子的擴散時間在 10－ 4 — 10－ 1 s之間，擴散過程要比慢化過程慢得多。 《 核安全綜合知識 》 三、中子的慢化 ?裂變中子慢化為熱中子，把 2?MeV的中子慢化到 1eV，中子必須與水中的氫原子核平均碰撞 18次。 《 核安全綜合知識 》 三、中子的慢化 ?在慢化過程中逃脫共振吸收的中子份額就稱為逃脫共振吸收幾率，一般用 p來表示。但水的慢化比較小，因為它的吸收截面較大，所以水堆必須用濃縮鈾作燃料。 ?慢化比定義為 ??∑s/∑a。 ?必須采用輕元素來做慢化劑。 《 核安全綜合知識 》 圖 23 235U核在三個能區(qū)的裂變截面曲線 中子能量， e V裂變截面（ b ）10－ 410－ 310－ 210－ 11 1 011 021 031 041 051 061 07238U235U0 .11101 0 01 0 0 01 0 0 0 0《 核安全綜合知識 》 三、中子的慢化 ?核燃料原子核裂變時放出的中子都是高能中子，其平均能量達到 2?MeV，最大能量可達 10?MeV。 ?中能區(qū)（ 1eV＜ E＜ 104eV），在此能區(qū)內(nèi)許多重元素核的截面出現(xiàn)了許多峰值，這些峰一般稱為共振峰。 ?中子通量可以理解為單位體積中所有中子在單位時間內(nèi)飛行的總路程，也稱為軌跡長度。常用 1/cm為單位。分截面之和稱為全微觀截面（也稱總微觀截面）。 ?232Th和 238U只有在中子能量高于某一值時才能發(fā)生裂變，通常稱之為轉換材料。 《 核安全綜合知識 》 2．吸收反應 ?中子吸收（ n， a）包括 ?中子俘獲（ n， c ）： （ n， γ）、 （ n， p）、（ n， d）、（ n， α）、（ n， 2n） ?中子裂變（ n， f）。 ?對 238U，中子能量大于 45keV才能發(fā)生非彈性散射。 ?彈性散射最重要的特點是，中子與核整個系統(tǒng)的動量和動能在碰撞前后不變。 ?核反應堆內(nèi)存在的幾種主要的核反應： 1．散射反應： ?中子與原子核發(fā)生散射反應時，中子改變了飛行方向和飛行速度。 ?緩發(fā)中子的發(fā)射在反應堆的運行控制中具有十分重要的作用。 ?這些能量大部分由裂變碎片帶走； 235 236 * 139 9592 92 57 42U U L a Mo 2nn? ? ? ? ?《 核安全綜合知識 》 2. 裂變能及其分配 ?裂變能大部分由裂變碎片帶走，表 21中給出了慢中子誘發(fā)的 235U和239Pu的裂變能量分配，表中的數(shù)值均為平均值。發(fā)射中子前和發(fā)射中子后的碎片的質(zhì)量分布有些差異，但基本特征是相同的。 ? 在連續(xù) β 衰變過程中，有些核素可能具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過中子結合能，就有可能發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子稱為緩發(fā)中子。 《 核安全綜合知識 》 二、裂變后現(xiàn)象 ? 發(fā)射中子后的碎片稱為次級碎片或稱裂變的初級產(chǎn)物。 ? 原子核裂變后產(chǎn)生兩個質(zhì)量不同的碎片，它們受到庫侖排斥而飛離出去，使得裂變釋放的能量大部分轉化成碎片的動能，這兩個碎片稱為初級碎片。 ?多選題例： 具有自發(fā)裂變性質(zhì) 的核素包括 ，其中 (BCDE)。 ?超钚元素的某些核素，如 244Cm、 249Bk、 252Cf、255Fm等具有自發(fā)裂變的性質(zhì)，尤其以 252Cf最為突出。 1212AAAZ Z ZX Y Y??? ?《 核安全綜合知識 》 1．自發(fā)裂變 ?自發(fā)裂變能 Qf, s，定義為兩個裂變產(chǎn)物 Y1（ Z1，A1）和 Y2（ Z2， A2）的動能之和，即 ?由能量守恒可以導出： 和 式中 B為結合能。 ?本節(jié)重點討論核裂變及其有關問題。 ?裂變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，立刻引起人們極大的注意。 ?邁特納（ Meitner L）和福里施（ Frisch O）對上述實驗事實進行了解釋，指出鈾核的穩(wěn)定性很差，在俘獲中子之后本身分裂為質(zhì)量差別不很大的兩個核，裂變（ Fission）一詞就是由他們提出來的。 ?發(fā)現(xiàn)裂變到鏈式反應堆的建立，僅僅花了 4年的時間， 1942年12月第一個鈾堆在美國投入運行。 ?其中， A A2和 Z Z2分別為裂變產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)。 ? ?22f , s 1 1 2 2( , ) ( , ) ( , )Q M Z A c M Z A M Z A c? ? ? ?),(),(),( 2211f , s AZBAZBAZBQ ???《 核安全綜合知識 》 1．自發(fā)裂變 ?裂變碎片是很不穩(wěn)定的原子核，一方面碎片處于較高的激發(fā)態(tài)，另一方面它們是遠離 ?穩(wěn)定線的豐中子核而發(fā)射中子，所以自發(fā)裂變核又是一種很強的中子源。 A 中子源 , B 質(zhì)子源， C 可見光源， D 負離子源 。 ?誘發(fā)裂變的一般表達式為 121*n X X Y YAAAAZ Z Z Z?? ??? ??? ?《 核安全綜合知識 》 二、裂變后現(xiàn)象 ?裂變后現(xiàn)象是指裂變碎片的各種性質(zhì)及其隨后的衰變過程及產(chǎn)物，如碎片的質(zhì)量、能量、釋放的中子、射線等。 ? 初級碎片發(fā)射的中子和光子是在裂變后小于 10－ 16 s的短時間內(nèi)完成的，所以稱為瞬發(fā)裂變中子和瞬發(fā)光子。相對于瞬發(fā)裂變中子和 γ 射線，這是慢過程。 《 核安全綜合知識 》 ?裂變后的過程可由圖 21示意： 《 核安全綜合知識 》 1．裂變碎片的質(zhì)量分布 ?裂變碎片的質(zhì)量分布，又稱裂變