核反应堆物理

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1、1什么是菲克定律？描述分子扩散的方程，而中子扩散的菲克定律可以从精确的中子输运方程做一些近似处理得到。J=Jxi+Jyi+Jzi，这个式子就称为称为菲克定律，它表示中子流密度正比于负中子通量密度梯度。2什么是扩算方程及其边界条件？1在扩散方程适用的区域，扩散方程的解必须是非负的实数，且处处有界。2在具有不同的扩散性质的两种介质交界面处，垂直于交界面方向上的净中子流密度相等，两种介质内的中子通量密度相等。3外边界处，即在介质与真空交界面上，在物理边界以上的外推边界上，中子通量密度为零。名词解释：1微观截面：平均一个入射中子与一个靶核相互作用，概率大小的度量

2、。2：单位体积内所有靶核的微观截面的总和也是一个入射中子与单位体积的靶核的相互作用的平均概率。3平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续发生两次某种相互作用之间的平均穿行距离。4中子通量密度：单位体积内所有中子在1秒内穿行距离的总和=nv5核反应率：R=宏观截面x中子通量密度。：单位体积内中子每秒与介质原子核发生某种核反应的总数。6中子扩散长度的平方：热中子从产生到消亡（吸收和泄漏）点的直线距离的均匀方值得六分之一。7中子年龄：是裂变中子从产生点被慢化剂幔化到热能处的直线距离的均匀方值的六分之一。8中子有效增殖系数：Keff=堆内下一代裂变中子数/堆

3、内现有中子数9中子寿命：中子从诞生到消亡（吸收和泄漏）的平均时间。10中子代时间：中子从诞生开始到消亡引起裂变产生一个中子的平均时间。反射层的作用反射层是堆芯周围围绕着一层具有良好的散射性能，吸收截面小的物质所构成的中子反射层。1反射层把一部分本来要泄漏出堆芯而损失掉得中子反射回堆芯残余链式反应，减少了泄漏的中子数，使堆芯尺寸小于无反射层时的临界尺寸就能达到临界状态，可显著的节省所需易裂变物质的装量。2减小中子通量分布不均匀系数，有反射层时会增加反应堆的平均功率输出。.P逃脱共振吸收概率在非均匀系中，燃料快对共振中子有很强的自屏，亦即燃料表面吸收共振中子

4、比内层吸收的多许多，故非均匀系燃料快内的平均中子通量密度比均匀系的低结果与均匀系相比非均匀系的p提高了。热中子利用率f无限增殖因数kOO：在非均匀系中，由于栅元内部中子通量密度分布的改变，热中子利用因数降低了，逃脱共振吸收频率增加了。燃料快内的共振能中子通量密度比热中子通量密度相对降低得更多些；而且燃料的平均共振吸收截面要比热吸收截面大很多，这样燃料做成块状后，p的增加比f的降低更为显著。于是便有了fp非均匀》fp均。主要就是这个原因使得非均匀反应堆的无限增殖系数k大于对应均匀堆的k。。功率系数：功率变化百分之一额定功率时所引起的反应性变化，功率系数是一

5、个复合量，影响它的主要有燃料的温度系数，慢化剂的温度系数和空泡系数。PWR中功率系数为负数，并且寿期末比寿期初的负得更多，这主要是寿期末，堆芯冷却剂中鹏浓度很低，而慢化剂温度系数变化引起的。将功率系数在0-100百分之的范围内进行任一区的积分，某一范围便可得出功率变化所引起的反应性变化的总量。这就是积分功率系数————功率亏损。功率亏损不是指功率的亏损，而是当功率增加时，反应堆产生一个负反应性，指反应性亏损了，因此必须加上一个等量的正的反应性以保持反应堆的临界状态。CR：定义反应堆中每消耗一个易裂变材料原子所产生的新的易裂变材料的俄原子数。CR=易裂变核

6、的生成率/易裂变核的消耗率小于等于1称为转换堆；大于1称为增殖堆PWRCR：0.5-0.6FBRBR=1。2-1.3燃耗单位质量燃料所发出的能量a=MWxd/tU反应性控制反应堆出事装量必须大于临界装置以有一个适当的初始剩余反应性反应性控制手段：控制棒，可燃读物，化学补偿（调节水中鹏浓度）功能：1紧急停堆（控制棒因为快），到次临界状态，保持所要求的次临界度。当反应堆需要紧急停堆时，反应堆的控制系统能迅速的引入一个很大的负反应性，以快速停堆，并达到一定的停堆深度。要求紧急停堆系统有极高的可靠性。2功率调节CR功率过剩。当外界符合或堆芯温度发生变化时，反应堆

7、的控制系统必须引入一个适当的反应性，以满足反应堆功率调节的需要。3补偿控制：温度燃耗fp中毒。反应堆在运行出气具有较大的剩余反应性，随着反应堆的运行，剩余反应性不断减少，为保持反应堆临界，必须组建的从堆芯移出控制毒物。。Keff=下代中子数/当前中子数=中子产生率/中子消亡率（吸收和泄露）核燃料循环管理可分为三个部分;分别为燃料的首端管理，堆内燃料管理和燃料的尾端管理。’中子在反应堆内有产生，吸收，共振吸收，慢化，扩散和泄漏。Pwr反应堆，其慢化剂是轻水，因而PWR中的快中子慢化主要是由于快中子与清水中的h原子核发生弹性散射。在弹性散射中，快中子将自己的

8、动能传递给慢化剂H原子核，而本身被慢化成热中子。反应性p与Keff关系可以定量地