反应堆物理分析.ppt

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1、4.0.1核裂变过程与材料液滴模型:(b)裂变过程:4.核裂变过程靶核俘获中子形成复合核复合核退激核裂变图2-7液滴裂变机制示意图原子核液滴分裂模型裂变临界能核裂变是中子轰击原子核，原子核接受中子后变得不稳定，从而分裂。复合核从变形到分裂需要能量，所需的最小能量称为裂变临界能量。材料外部入射的自由中子材料的裂变临界能量小于入射中子的能量裂变的条件复合核临界能:发生核裂变的最小激发能Ecr(criticalenergy)靶原子核复合核的临界裂变能(Mev)中子的结合能（Mev）钍-2326.55.1铀

2、-2385.54.9铀-2355.36.4铀-2334.66.6钚-2394.06.4几种核素的临界裂变能<<<>>易裂变材料重核的裂变临界能量小天然的核燃料可转换核素燃料裂变时能量的释放(MeV)易裂变燃料233U190.0+/-0.5235U192.9+/-0.5239Pu198.5+/-0.8241Pu200.3+/-0.8可裂变燃料232Th184.2+/-0.9234U188.9+/-1.0236U191.4+/-0.9238U193.9+/-0.8237Np193.6+/-1.0238P

3、u196.9+/-0.8240Pu196.9+/-1.0242Pu200.0+/-1.9天然存在裂变能量释放反应前后的质量变化裂变前质量(u)裂变后质量(u)235U235.12495Kr94.945n1.00867139Ba138.9552n2.01734总计236.13267235.917质量亏损：236.13267-235.917＝0.215（u）=200Mev1u的总能量为931兆电子伏4.1.1235铀核裂变裂变能量的释放Energy%MeVFissionfragmentkineticen

4、ergy80168Promptgammarays47Neutrons35Fissionproductgammarays47Betaparticles48Neutrinos512Total100~20780%3%4%4%4%5%neutrinos裂变中放出的能量分布停堆余热计算（堆芯长期冷却）平均每次裂变的衰变功率与延迟时间的关系：Mev/st为裂变发生后的时间若反应堆在功率水平P运行了T秒，则停堆后τ秒时刻裂变产物β射线和γ射线释放的总功率为P—堆功率水平；τ—停堆后τ时刻（10s<τ<100d）；

5、T—在P功率下运行时间；Mev/s停堆余热排出例：(1)换算关系:4.1.2核反应堆的功率与中子通量密度的关系(2)释热率q(r):(a)释热率:堆芯内某体积元内的功率密度(b)反应堆功率P：(c)单位时间反应堆内总的裂变率:(d)对应的吸收率为:(e)燃料的消耗率每日（1日＝86400秒）消耗掉的易裂变核的质量4.2裂变产物与裂变中子的发射4.2.1裂变产物1.裂变碎片与产额关系曲线2.裂变产物裂变碎片和它的衰变产物都叫裂变产物毒素:具有较大热中子吸收截面的裂变产物.PCM(10-5)(c)反应性

6、:反应性:4.2.1裂变中子99.3%瞬发中子0.65%缓发中子裂变后百万分之一秒左右放出(10-14s)能量约在1～2兆电子伏范围内，速度为14000～20000千米/秒快中子（>0.1Mev）热中子(<0.1ev)裂变后几分钟～几小时内逐渐释放出来平均能量约在0.5兆电子伏左右瞬发中子:缓发中子:缓发中子先驱核:裂变碎片所产生的发射中子的子核.氪溴4.3裂变产物的数量与活度4.3.1研究的目的与意义估算反应堆事故中扩散到环境裂变产物可能产生的辐射危害；确定乏燃料元件从反应难中卸出后其裂变产物的放

7、射性随时间的衰减,以确定燃料在后处理之前所需的冷却周期；估算反应堆停闭后裂变产物放射性衰变的释热率，保持堆芯长期冷却；计算裂变产物中毒,即中子的寄生俘获。4.3.2衰变核素的核浓度变化裂变产物的形成和消失过程A,ZiA,Z-1(K)A-1,Z(J)A+1,zA,z+1裂变裂变裂变产物的形成和消失过程A,ZiA,Z-1(K)A-1,Z(J)A+1,zA,z+1(Y)裂变裂变裂变核素i的浓度变化率:1.停堆后中子通量很小(通量值可忽略)裂变核素i的浓度变化率:停堆后中子通量等于零,则有4.3.3停堆后裂

8、变产物的活度浓度变化取决于两种核素的衰减速度2.对于单种裂变产物可用同样方法计算其总活度①由半经验公式可得，单次裂变产物中粒子的发射率为:②假定每种裂变产物衰变时只放出一个粒子,每次裂变产物的活度t是以秒为单位的裂变后时间（10s-100d）0衰变热功率计算示意图停堆后任一时刻时间启堆停堆③设反应堆在停闭之前以功率P0运行了T0，则dT时间间隔内每次裂变在停堆后τ-T0时刻的裂变产物活度为：0衰变热功率计算示意图停堆后任一时刻时间启堆停堆反应堆以P0功率，在时间间