核反应堆的核物理基础

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1、返回第一章核反应堆的核物理基础.............................1§1.1基本概念..................................................1§1.2中子与原子核相互作用强度的量度............................7§1.3核裂变过程...............................................10§1.4热中子能谱与热中子平均截面...............................14

2、§1.5链式裂变反应.............................................16第二章单速中子扩散理论第一章核反应堆的核物理基础§1.1基本概念1.反应堆（reactor,nuclearreactor）能维持可控自持（续）核裂变链式反应的装置。链式核反应（nuclearchainreaction）：核反应产物之一能引起同类的反应，从而使该反应能链式地进行的核反应。根据一次反应所直接引起的反应次数平均小于、等于或大于1，链式反应可分为次临界的、临界的或超临界的三种。2.反应堆物理（r

3、eactorphysics）研究反应堆内中子行为的科学。有时称neutronics。或：研究、设计反应堆使得裂变反应所产生的中子与俘获反应及泄露所损失的中子相平衡。中子行为扩散慢化中子与物质的相互作用核中子相互作用13.原子核的特性(1)组成：玻尔模型。Z：质子数N：中子数A：核子数A=N+ZA符号：XZ同位素（Z同，A不同），化学性质相同，物理性质不同。−27−19MP=1.6726485×10kgep=1.6021892×10C(库仑)−27M=1.6749543×10kge=0nn30质子

4、(proton)：稳定（T1/2=10y）自由中子(freeneutron)：不稳定（T1/2=10.6min）→质子+电子+反中微子(antineutrino)12原子质量单位（atommassunit）:一个C中性原子处于基态的静止质量的1/12。−271amu=1.6605655×10kg=931.5Mev在堆物理中不考虑自由中子的不稳定性。(2)核半径（nuclearradius）通常有下列几种定义：表征核电荷分布的半径表征核内核子分布的半径表征原子核核力的作用范围1/3均可近似表示为：R=rA0

5、－15其中A为质量数，r的值在（1.1~1.5）×10m范围内。0—10原子半径在10m左右。(3)结合能(bindingenergy)(a)把一个粒子从一个系统中取出所需的净能量，有时称分离能。(b)把一个系统分解为它的组成粒子所需的净能量。2(c)质量亏损的能量当量：∆E=∆mc2核的实际质量总是小于它所包含的核子的质量之和。235190146U+n→X+X920ZzZ2∆E7.68.68.3A2351U+n+236×7.6=92m+144m920pn90146Z1X+Z2X+90×8.6+146×8

6、.3=92mp+144mn235190146⇒U+n→X+X+200Mev920Z1Z2(4)核的激发态(excitedstate)结合能+中子动能=激发能（课本图1-1）(5)原子核的自发衰变(spontaneousdecay)原子序数大于等于84(Po)的元素没有稳定的同位素。单位时间内每个原子核的衰变几率是一个与时间无关的常数，称为衰变常数(decayconstant)，(不再使用蜕变常数)。表示为：1dN−λtλ=−⇒N=N0e(*)Ndt平均寿命(meanlife)：在某特定状态下，原子或原子核系统的平均

7、存活时间。对于按指数规律衰变的体系，平均寿命是在该特定状态下原子数或核数减少到原来的1/e的平均时间1∞−λt∞−λt1因此：i)由(*)式可得t=或ii)t=(∫tedt)∫edt=λ00λ半衰期(halflife):在单一的放射性衰变过程中放射性活度降至其原有值一半所需要的时间。ln2由(*)式可得，T=1/2λ(放射性)活度(activity)：一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔。单位(SI)为贝可(勒尔):Bq,不再使用“放射性强度”。3(6)核激发态的衰变h−19Γ=λh

8、=λ(ev)1ev=1.6021892×10J2π−16h=6.58×10ev⋅sec能级分宽度(partiallevelwidth)：对能以若干不同方式进行衰变的能级的每种衰变方式所赋予的物理量。每个能级分宽度与其相应的衰变方式的几率成正比，各个能级分宽度之和等于该能级的总宽度。Γ=Γγ+Γn+......=∑ΓxxΓ:辐射宽度γΓ:中子宽度n4.中子的特