171核反應(yīng)堆物理分析187-文庫吧資料
2024-10-07 18:58本頁面
【正文】 性散射。 σ s基本上是常數(shù)，一般為幾個(gè)靶。 圖 15。 ?微觀散射截面 （ 1）非彈性散射截面 σ in： 非彈性散射有閾能特點(diǎn)，質(zhì)量越 大的核，其閾能愈低。 因此在熱堆中共振吸收主要考慮重核 238U的共振吸收 。 tc o n sEEa t a n)( ??)( 0Ea?EEEEaa00 )()( ?? ?v1v1238U的總截面 對(duì)于輕核，由于其第一個(gè)激發(fā)態(tài)的能量比重核高，所以 輕核在中能區(qū)一般不會(huì)出現(xiàn)共振峰，只有能量達(dá)到 MeV 才出現(xiàn)這種共振峰。例如： 235U, 238U, 239Pu, 112Cd 等。 下面按吸收、散射和裂變核反應(yīng)，分別介紹不同質(zhì)量 核的微觀截面隨中子能量的變化特征。 中能區(qū) ： 許多重元素核的截面出現(xiàn)許 多共振峰，即共振區(qū)。所以 計(jì)算中子能譜 是反應(yīng)堆物理中的重要研究內(nèi)容 。 并令 平均宏觀截面與總中子通量密度的乘積等于核反應(yīng)率 。中子密度和速度均為能量的函數(shù)。熱堆中，熱 中子通量密度的數(shù)量級(jí)一般為 ? 平均截面 中子數(shù)關(guān)于能量 E的分布稱為中子能譜分布 。中子通量密度是核 反應(yīng)堆中一個(gè)重要的參數(shù)。 反應(yīng)率： ? 中子注量和注量率（ Neutron Fluence Rate） 在空間 r處單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入該點(diǎn)為中心的單位橫截面 的小球體內(nèi)的中子數(shù)稱為該點(diǎn)的中子注量率 。是標(biāo)量不是矢量。 中子在 x 及 x+dx之間發(fā)生核反應(yīng)的概率為 Σ dx。 為了計(jì)算 Σ 必須知道單位體積內(nèi)的原子核數(shù) N，對(duì)于單元素 材料， N0為阿伏加得羅常數(shù) ρ 為材料的密度， A為該元素的原子量。 宏觀截面、平均自由程 ?宏觀截面 dI=σ INdx 對(duì) x坐標(biāo)積分，可得靶核厚度為 x處未經(jīng)碰撞的平行中子 束的強(qiáng)度為 I的衰減速度與靶核密度和微觀 截面的乘積 σ N 有關(guān)，用 Σ 來表示 Σ = σ N Σ 稱為 宏觀截面 ， Σ 為中子與單位體積內(nèi)所有原子核發(fā) 生核反應(yīng)的平均概率大小的一種度量。 σ s=σ e+σ in σ a=σ γ +σ f+σ n,α + … σ t=σ s+σ a 微觀截面可由實(shí)驗(yàn)測得或理論給出。 xNIIxINI???????? /? σ 表示平均一定能量的入射中子與一個(gè)靶核發(fā)生作用 的概率大小，單位是 m2 和 Barn 1 Barn = 1028 m2 微觀截面 σ 是能量的函數(shù)。 235U裂變反應(yīng)的反應(yīng)式 23592U + 01n → [ 23692U]* → A1Z1X + A2Z2X +ν 01n 同時(shí)釋放出 200MeV的能量。 ? 核裂變 核裂變是反應(yīng)堆中最重要的核反應(yīng)， 235U,233U, 239Pu, 241Pu 在低能中子的作用下發(fā)生裂變反應(yīng)可能性較大，稱為 易裂變同位素， 232Th, 238U, 240Pu只有能量高于某一閾值 的中子的作用下才發(fā)生裂變反應(yīng)，稱為 可裂變同位素。中子的吸收反應(yīng)有 （ n， γ ）、（ n， f）、（ n， p），（ n， α ） ?輻射俘獲（ n， γ ） 輻射俘獲是最常見的吸收反應(yīng) .反應(yīng)式為 AZX + 01n → [ A+1ZX]* → A+1ZX + γ 生成的核 A+1ZX 是靶核的同位素 ,具有放射性 .如 : 反應(yīng)堆內(nèi)重要的俘獲反應(yīng)有 23892U + 01n → 23992U +γ 23992U 經(jīng)過兩次 β _ 衰變后可轉(zhuǎn)變?yōu)?23994Pu,具有放射性 。 反 應(yīng)堆中，從高能到低能的慢化過程起主要作用的是彈性 散射過程。 彈性散射的一般反應(yīng)式為： AZX + 01n → [ A+1ZX]* → AZX + 01n （ 共振彈性散射） AZX + 01n → AZX + 01n （ 勢散射 ） 彈性散射過程中，散射前后靶核的內(nèi)能沒有變化，保持 為基態(tài)。 它可分為共振彈性散射和勢散射?？幢?1。 只有當(dāng)入射中子的動(dòng)能高于靶核第一激發(fā)態(tài)的能量時(shí) 才能使靶核激發(fā)。有彈性散射和 非彈性散射。 中子和原子核的作用方式： 散射： 包括彈性散射和非彈性散射 吸收： 包括輻射俘獲、核裂變、（ n， p），（ n， α）。 復(fù)合核的形成過程可以表示如下： （ 1） n + 靶核 [AZX] → 復(fù)合核 [A+1ZX]* （ 2）復(fù)合核 [A+1ZX]* → 反沖核 + 散射粒子 復(fù)合核的激發(fā)態(tài)衰變有多種方式：（ n， p），（ n， α） （ n， n），共振彈性散射 （ n， n’ ） ，共振非彈性散射 （ n， γ），輻射俘獲 （ n， f）， 核裂變 共振現(xiàn)象： 當(dāng)入射中子的能量具有某些特定值 ，恰好使 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)， 中子被靶核吸收而形成復(fù)合核的概率就顯著 增加。 只有能量非常高的中子才能與原子核發(fā)生直接作用， 而反應(yīng)堆中，能量那樣高的中子非常少，所以在反應(yīng)堆 物理分析中， 這種直接作用的方式是不重要的 。 直接相互作用：入射中子直接與靶核內(nèi)的某個(gè)核子碰撞， 使其從核中發(fā)射出來，而中子留在靶核內(nèi)的核反應(yīng)。在熱中子反應(yīng)堆中瞬發(fā)中子的壽命約為 103 ～ 104 秒 ,比自由中子的半衰期短很多 ,因此在反應(yīng)堆分析中可 以不考慮自由中子的壽命。 中子與原子核的相互作用 中子 中子是組成原子核的核子之一 ,中子不帶電 ,它與原子 核不存在庫侖相互作用 ,它亦不能產(chǎn)生初級(jí)電離。 按冷卻劑、慢化材料核反應(yīng)堆可分為：輕水堆、重水堆、氣冷堆和液態(tài)金屬冷卻快中子增殖堆。 裂變反應(yīng)堆是通過重核裂變而釋放能量，它是由核燃料、 冷卻劑、慢化材料、結(jié)構(gòu)材料等 組成的核反應(yīng)系統(tǒng)。 第一章 《 核反應(yīng)堆的核物理基礎(chǔ)
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