核反应堆物理-复习重点--答案

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1、第一章核反应堆的核物理基础（6学时）1.什么是核能？包括哪两种类型？核能的优点和缺点是什么？核能：原子核结构发生变化时释放出的能量，主要包括裂变能和聚变能。优点：1）污染小：2）需要燃料少；3）重量轻、体积小、不需要空气，装一炉料可运行很长时间。缺点：1）次锕系核素具有几百万年的半衰期，且具有毒性，需要妥善保存；2）裂变产物带有强的放射性，但在300年之内可以衰变到和天然易裂变核素处于同一放射性水平上；3）需要考虑排除剩余发热。2.核反应堆的定义。核反应堆可按哪些进行分类，可划分为哪些类型？属于哪种类型的核反应堆？核反应堆：一种能以可控方式产生自持链式裂变反

2、应的装置。核反应堆分类：分类的着眼点名称和特征A．用途A1动力堆：发电，供热，作为推进动力A2生产堆：生产钚－239或氚A3研究试验堆A4特殊用途堆3.原子核基本性质。核素：具有确定质子数Z和核子数A的原子核。同位素：质子数Z相同而中子数N不同的核素。同量素：质量数A相同，而质子数Z和中子数N各不相同的核素。同中子数：只有中子数N相同的核素。原子核能级：最低能量状态叫做基态，比基态高的能量状态称激发态。激发态是不稳定的，会自发跃迁到基态，并以放出射线的形式释放出多余的能量。核力的基本特点：1）核力的短程性2）核力的饱和性3）核力与电荷无关4.原子核的衰变。包

3、括：放射性同位素、核衰变、衰变常数、半衰期、平均寿命的定义；理解衰变常数的物理意义；核衰变的主要类型、反应式、衰变过程，穿透能力和电离能力。放射性同位素：不稳定的同位素，会自发进行衰变，称为放射性同位素。核衰变：有些元素的原子核是不稳定的，它能自发而有规律地改变其结构转变为另一种原子核，这种现象称为核衰变，也称放射性衰变。衰变常数：它是单位时间内衰变几率的一种量度；物理意义是单位时间内的衰变几率，标志着衰变的快慢。半衰期：原子核衰变一半所需的平均时间。平均寿命：任一时刻存在的所有核的预期寿命的平均值。衰变类型细分前后变化射线性质ααZ减少2，A减少4电离本领

4、强，穿透本领小ββ-Z增加1，A不变电离本领较弱，穿透本领较强β+Z减少1，A不变电子俘获Z减少1，A不变γγ激发态向基态跃迁电离本领几乎没有，穿透能力很强1.结合能与原子核的稳定性。包括：质量亏损、结合能和比结合能的定义；理解释放能量的两种途径。质量亏损：核子（质子和中子）结合构成原子后总质量减少。结合能：根据爱因斯坦质能公式，原子核形成过程中，质量减少了，减少的质量必然以能量的形式放了出来，这种能量称为结合能。比结合能：由单个核子（质子和中子）结合成该原子核时平均到每个核子所释放的能量。释放核能的两种途径：轻核聚变；重核裂变原因：相对于中等核来说，轻核和

5、重核的比结合能较小；从比结合能定义，通过把结合能比较小的核素变成结合能比较大的中等核，就能放出一些能量，这正是目前通过重核裂变成中等核或轻核聚变成中等核等方式来利用原子核能的思路。2.中子与核发生相互作用。包括：理解特性；理解相互作用过程；熟悉作用最终结果；熟悉核反应式表达形式；熟悉主要反应类型。遵循的原则：核子数守恒，电荷数守恒，动量守恒，能量守恒（动能和质量能）中子的特性：不带电荷，与原子核相互作用不存在库伦垒力，可与核直接作用中子与核发生相互作用过程：势散射、直接相互作用、复合核的形成中子与核相互作用最终结果分两大类：散射：弹性散射和非弹性散射；吸收：

6、包括（n，f）；（n，γ）；（n，α）；（n，p）等核反应式表达形式：主要反应类型：弹性散射：靶核内能不变即基态，经典力学适用（动量和动能都守恒），热中子反应堆内起主要作用，（n，n）非弹性散射：靶核内能发生变化（动量守恒，动能不守恒），处在激发态上，并返回基态，放出射线，阈能特点，（n，n’）辐射俘获（包括共振吸收）：复合核退激过程238U＋n→239U→→239Pu；232Th＋n→233Th→→233U；（n，γ）放出带电粒子的反应：10B＋n→7Li＋4He；16O＋n→16N+1H；（n，α），（n，p）放出n个中子的反应：（n，2n），（n，3n

7、）裂变反应：235U+n→236U*→A1X+A2X+vn；（n，f）1.核截面和核反应率。包括：微观截面、宏观截面、平均自由程、核反应率和中子通量密度的定义并理解；掌握核反应截面随中子能量的变化规律。微观截面：σ，表示平均一个入射中子与一个靶核发生相互作用的几率大小的一种度量。单位通常为barn（靶），10-28m2。宏观截面：；即核密度与该核的微观截面的乘积。单位m-1。习惯用cm-1。物理意义1：表征一个中子与单位体积内（1m3）内的原子核发生核反应的平均几率大小的一种度量。物理意义2：一个中子穿行单位距离与核发生反应的几率大小的一种度量。平均自由程：

8、我们把宏观截面的倒数定义为平均自由程，记为λ。物理意