171核反應(yīng)堆物理分析187-資料下載頁(yè)
2024-09-29 18:58本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】«核反應(yīng)堆物理分析»核反應(yīng)堆是能以可控方式實(shí)現(xiàn)自續(xù)鏈?zhǔn)胶朔磻?yīng)的裝置。有裂變反應(yīng)堆和聚變反應(yīng)堆。冷卻劑、慢化材料、結(jié)構(gòu)材料等組成的核反應(yīng)系統(tǒng)。氣冷堆和液態(tài)金屬冷卻快中子增殖堆。核不存在庫(kù)侖相互作用,它亦不能產(chǎn)生初級(jí)電離。在熱中子反應(yīng)堆中瞬發(fā)中子的壽命約為10-3～10-4. 以不考慮自由中子的壽命。與氫原子的半徑同量級(jí).比中子的平均自由程小許多量級(jí).中子按能量分為三類:快中子,中能中子,熱中子.出射的是中子，同時(shí)靶核由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)放出γ射線，這就是直接非彈性散射過程。形成的復(fù)合核激發(fā)態(tài)接近與某個(gè)量子能級(jí)時(shí)，非彈性散射具有閾值的特點(diǎn)。輻射俘獲（n，γ）。23992U經(jīng)過兩次β_衰變后可轉(zhuǎn)變?yōu)?3994Pu,具有放射性。堆內(nèi)冷卻劑和慢化劑經(jīng)高能中子照射后，將發(fā)生以下反應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成影響.核裂變是反應(yīng)堆中最重要的核反應(yīng)，235U,233U,239Pu,
【正文】 譜 χ (E) 為 EeE E i n )( ???EeEE )( ????? ?0 1)( dEE? ? ? ???0 )( Me VMe VdEEEE ? 能量，兆電子伏 圖 112 鈾 235核裂變中子裂變時(shí)裂變中子能譜 值得一提的是 252Cf 自發(fā)裂變中子源，其能譜與 235U非常相近 TEeCEE ?? )(? 2/32TC ?? M e VdEEEE )(0 ?? ?? ?锎中子源的能譜 裂變中還有大約 1%的中子是在裂 變碎片衰變過程中發(fā)射出來的， 這些中子叫 緩發(fā)中子， 如 87Br 碎片在以后裂變過程中放出的中 子。 87Br也叫做緩發(fā)中子先驅(qū)核。 表 16給出了 235U 裂變時(shí)緩發(fā)中子 的數(shù)據(jù)。 緩發(fā)中子的能譜不同于瞬發(fā)中子 能譜， 緩發(fā)中子的平均能量要比 瞬發(fā)中子低很多 。 雖然緩發(fā)中子在裂變中子中所占 的份額小，但它對(duì)反應(yīng)堆的動(dòng)力 學(xué)過程有 非常重要影響 。 緩發(fā)中子先驅(qū)核 87Br的衰變 鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng) 自續(xù)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)和臨界條件 鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)示意圖 裂變反應(yīng)堆就是一種能以可控方式產(chǎn)生自續(xù)鏈?zhǔn)搅? 變反應(yīng)的裝置。它能以一定的速 率 將蘊(yùn)藏在原子核中的 能量釋放出來。 反應(yīng)堆里自續(xù)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)條件可以用有效增殖因數(shù) keff 表示： 在實(shí)際問題中很難確定中子每 “ 代 ” 的起始和終了時(shí)間。 從中子的平衡關(guān)系定義系統(tǒng)的有效增殖因數(shù)更方便，即 直屬上一代中子數(shù)新生一代中子數(shù)?e f fk泄漏）率吸收系統(tǒng)內(nèi)中子的總消失（系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率??e f fk?如有效增殖因數(shù) keff =1，表示系統(tǒng)處于 臨界系統(tǒng) ?如有效增殖因數(shù) keff ?1，表示系統(tǒng)處于 次臨界系統(tǒng) ?如有效增殖因數(shù) keff ?1，表示系統(tǒng)處于 超臨界系統(tǒng) keff系統(tǒng)材料成分、結(jié)構(gòu)、中子的泄露程度有關(guān)。當(dāng) 反應(yīng)堆的尺寸為無限大時(shí)，中子的泄露損失便等于零， 這時(shí)的增殖因數(shù)只與系統(tǒng)的材料和成分有關(guān)。我們把無 限大介質(zhì)的有效增殖因數(shù)稱為 無限介質(zhì)有效增殖因數(shù)， 以 k∞ 表示 。 有限大小的反應(yīng)堆， 中子的泄露無法避免， 中子的不泄露 概率 ? 定義為： 不泄露概率 ?與反應(yīng)堆大小、形狀以及成分有關(guān)。我們有 keff =k∞ ? 反應(yīng)堆維持自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的條件是： keff =k∞ ?=1 這條件成為反應(yīng)堆的 臨界條件 ，這時(shí)反應(yīng)堆芯部的大小 稱為 臨界大小 ，反應(yīng)堆芯部裝載的燃料質(zhì)量稱為 臨界質(zhì)量。 系統(tǒng)內(nèi)中子的泄露率系統(tǒng)內(nèi)中子的吸收率系統(tǒng)內(nèi)中子的吸收率???? 為了討論反應(yīng)堆內(nèi)中子產(chǎn)生 (初始裂變中子 )和消亡 （中子的泄漏與吸收） 之間的平衡關(guān)系， 我們 將中子分成一代一代來處理 。 ? 現(xiàn)在任取一群初始裂變中子，假設(shè)有 n個(gè)。這 n個(gè)中子從產(chǎn)生到完全消亡，會(huì)經(jīng)歷如下 4種過程： 1. U238的快中子增殖過程 2. 中子慢化過程 3. 熱中子擴(kuò)散過程 4. 核燃料裂變過程 熱中子反應(yīng)堆內(nèi)中子循環(huán) U238的快中子增殖過程 快中子增殖因數(shù) ε 定義 ： 由一個(gè)初始裂變中子所得到的、慢化到 238U裂變閾能以下的平均中子數(shù)。 由于初始裂變中子中，大約有 60%的中子其能量在 238U裂變閾能（ = MeV）以上，這些中子與 238U核作用時(shí)，有一部分能引起 238U裂變而產(chǎn)生快中子 ： 23892U + 01n → A1Z1X + A2Z2X +ν 01n 這一過程稱為 238U的快中子增殖效應(yīng) 。 n個(gè)初始裂變中子從 產(chǎn)生 到完全 消亡 的整個(gè)過程中都有可能發(fā)生 238U的快中子增殖 初始裂變中子 n個(gè) U238吸收中子的裂變反應(yīng) 慢化到 238U裂變閾能以下的平均中子數(shù) nε 中子慢化過程 Λs 為慢化過程中的 不泄漏概率 ，它表示 在 慢化過程 中 未泄漏 的中子份額 。 p為 逃脫共振俘獲概率 ： 裂變產(chǎn)生的快中子的平均能量為 2MeV，在它們慢化的過程中，要經(jīng)過共振能區(qū)（ 1eV至 104 eV），而 238U核在該能區(qū)有許多共振峰。因而在慢化中，裂變產(chǎn)生的快中子中必然有一部分被 238U核共振吸收而損失掉 。只有一部分快中子慢化至熱中子。 在慢化過程中逃脫共振吸收的中子份額就稱為逃脫共振俘獲概率， 用 p表示 。 慢化過程中的泄漏 Λs 慢化到 238U裂變閾能以下的平均中子數(shù) nε 熱中子 nεpΛs個(gè) 238U的共振吸收 p 熱中子擴(kuò)散過程 Λd 為熱中子擴(kuò)散過程中的 不泄漏概率 。 它表示 在 熱中子擴(kuò)散 過程 中 未泄漏 的中子份額 。 f為 熱中子利用系數(shù) 。 它表示被燃料吸收的熱中子數(shù)占被芯部中所有物質(zhì)（包括燃料在內(nèi)）吸收的熱中子總數(shù)的份額 。 f定義為 這里分母中包括被燃料、慢化劑、冷卻劑和結(jié)構(gòu)材料等所有物質(zhì)吸收的熱中子總數(shù)。 熱中子 nεpΛs個(gè) 熱中子擴(kuò)散過程中的泄漏 Λd 慢化劑以及其他材料吸收 f 被燃料吸收的熱中子數(shù) nεpf Λs Λd 被吸收的熱中子總數(shù)燃料吸收的熱中子?f核燃料裂變過程 η為 有效裂變中子數(shù) 。 它的定義是：核燃料每吸收一個(gè)熱中子所產(chǎn)生的平均裂變中子數(shù)。 設(shè) Σ f和 Σa分別為燃料的熱中子宏觀吸收截面和宏觀裂變截面。由于燃料每吸收一個(gè)熱中子引起裂變的概率為 Σ f / Σa ，若設(shè)每次裂變所產(chǎn)生的平均裂變中子數(shù)為 ν ，則顯然有： 被燃料吸收的熱中子數(shù) nεpf Λs Λd 新的裂變中子數(shù)nεpf η Λs Λd ??af???有效增殖因數(shù) 有效增殖因數(shù) 的定義式為： 則 不泄露概率 Λ ， 它是 中子在慢化過程和熱中子在擴(kuò)散過程中不泄露概率的乘積 。 上式稱為四因子公式 。 新的裂變中子數(shù)nεpf η Λs Λd 初始裂變中子 n個(gè) 直屬上一代中子數(shù)新生一代中子數(shù)?e f fk????? ?knpfnk dse f f ???? pfk ??教材中的示意圖 熱中子反應(yīng)堆內(nèi)的中子數(shù)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1