注册核安全工程师综合知识第2章

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1、核安全综合知识注册核安全工程师考试复习2013年7月周志伟电话：13521657815Email：zhouzhw@mail.tsinghua.edu.cn《核安全综合知识》第二章核反应堆工程基础复习内容:第一节核裂变及核能的利用一、自发裂变与诱发裂变二、裂变后现象第二节核反应堆的基本工作原理一、中子与原子核的相互作用二、核反应截面和核反应率密度三、中子的慢化四、核反应堆临界条件五、核燃料的消耗、转化与增殖六、堆内中子通量分布与功率展平《核安全综合知识》第三节反应性与反应性的控制一、反应性概念二、影响反应性变化的各种因素三、反应性的

2、控制第四节核反应堆内的释热与传热一、核反应堆热源及其分布二、传热的基本方式三、单相流体的对流换热四、沸腾传热五、沸腾危机六、临界热流密度和偏离泡核沸腾比《核安全综合知识》第一节核裂变及核能的利用知识要点：裂变的发现自发裂变诱发裂变裂变后现象裂变碎片的质量分布裂变能及其分配裂变中子《核安全综合知识》引言核裂变的发现：哈恩和斯特拉斯曼对上述工作进行了复核，于1939年1月正式确认，中子束辐照铀靶的产物中，观察到了Ba和La的放射性同位素。迈特纳（MeitnerL）和福里施（FrischO）对上述实验事实进行了解释，指出铀核的稳定性很差

3、，在俘获中子之后本身分裂为质量差别不很大的两个核，裂变（Fission）一词就是由他们提出来的。裂变现象的发现，立刻引起人们极大的注意。这不仅是因为在裂变过程中释放出巨大的能量，而且在裂变过程中都伴随着中子的发射。这些中子将使裂变自动地继续下去，形成链式反应，从而使原子能的大规模利用成为可能。发现裂变到链式反应堆的建立，仅仅花了4年的时间，1942年12月第一个铀堆在美国投入运行。本节重点讨论核裂变及其有关问题。《核安全综合知识》一、自发裂变与诱发裂变在没有外来粒子轰击下，原子核自行发生裂变的现象叫自发裂变；在外来粒子轰击下，原子

4、核才发生裂变的现象称为诱发裂变。1．自发裂变自发裂变的一般表达式：在自发裂变的母核与裂变产物间满足如下的关系：A=A1+A2；Z=Z1+Z2，即粒子数守恒和电荷数守恒。其中，A1、A2和Z1、Z2分别为裂变产物的质量数和电荷数。《核安全综合知识》1．自发裂变自发裂变能Qf,s，定义为两个裂变产物Y1（Z1，A1）和Y2（Z2，A2）的动能之和，即由能量守恒可以导出：和式中B为结合能。自发裂变发生的条件：Qf,s＞0，即两裂变碎片的结合能大于裂变核的结合能。仔细研究比结合能曲线可以发现，对于不是很重的核，例如A＞90，就可满足此条件

5、。《核安全综合知识》1．自发裂变裂变碎片是很不稳定的原子核，一方面碎片处于较高的激发态，另一方面它们是远离稳定线的丰中子核而发射中子，所以自发裂变核又是一种很强的中子源。超钚元素的某些核素，如244Cm、249Bk、252Cf、255Fm等具有自发裂变的性质，尤其以252Cf最为突出。1 g的252Cf体积甚小于1 cm3，而每秒可发射2.31×1012个中子。《核安全综合知识》原子和原子核（3）单选题例：自发裂变核又是一种很强的（A）。A中子源,B质子源，C可见光源，D负离子源。多选题例：具有自发裂变性质的核素包括，其中(BC

6、DE)。A238UB244CmC249BkD252CfE255Fm《核安全综合知识》2．诱发裂变能发生自发裂变的核素不多，大量的裂变过程是诱发裂变；当具有一定能量的某粒子轰击靶核时，形成的复合核发生裂变，其过程记为A(a,f1)f2或A(a,f)，其中a是入射粒子f1、f2、或f代表裂变碎片或裂变；诱发裂变中，中子诱发裂变是最重要的；中子与靶核没有库仑势垒，能量很低的中子就可以进入核内使其激发而发生裂变。裂变过程又有中子发射，可能形成链式反应热中子（入射中子能量为0.0253eV）即可引起235U诱发裂变：235U(n,f)，《核

7、安全综合知识》2．诱发裂变处于激发态的复合核236U*是裂变核；Y1、Y2代表两个初级裂变碎片（如139Br和97Kr），按其碎片质量的大小，称为重碎片和轻碎片，一般也处于激发态。诱发裂变的一般表达式为《核安全综合知识》二、裂变后现象裂变后现象是指裂变碎片的各种性质及其随后的衰变过程及产物，如碎片的质量、能量、释放的中子、射线等。原子核裂变后产生两个质量不同的碎片，它们受到库仑排斥而飞离出去，使得裂变释放的能量大部分转化成碎片的动能，这两个碎片称为初级碎片。初级碎片是很不稳定的原子核，这一方面是由于碎片具有很高的激发能，另一方面它

8、们是远离稳定线的丰中子核，因而能直接发射中子（通常发射1～3个中子）。发射中子后的碎片的激发能小于核子的平均结合能（8 MeV）不足以发射核子，主要以发射光子的形式退激。初级碎片发射的中子和光子是在裂变后小于10－16s的短时间内完成的，所以称为瞬