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3核反应堆工程概论第三章
核能技术设计研究院
第三章:中子的慢化、扩散与
反应堆临界理论
核反应堆工程概论
第三章:中子的慢化、扩散与
反应堆临界理论
一、中子慢化
二、中子扩散理论
三、反应堆临界理论
四、工程因素
2
一、中子慢化
1.1、中子慢化的意义
1.2、慢化能力与慢化比
1.3、中子慢化能谱
3
1.1、中子慢化的意义
235U是自然界存在的唯一易裂变物质,低
能中子-即热中子(能量远低于1eV)-更容易引发
235U的裂变。快中子堆以Pu为主要核燃料,Pu
主要也先从热中子堆中获得。因此热中子堆是
反应堆最初发展的主要方向。
裂变释放出的中子为快中子(平均能量约
2MeV),所以在热中子堆中,要把快中子变成
热中子,让热中子去引发裂变。快中子变成热
中子即是损失能量的过程,这一过程称之为
“中子慢化”。中子慢化主要依靠中子与轻核物
质-慢化剂-之间的弹性散射,当然重核的非
弹性散射也有慢化的作用,但对热中子堆来
说,这一作用很小。
4
235U热中子裂变时裂变中子能谱
5
1.2、慢化能力与慢化比
中子慢化可以进行到什么程度呢?
当中子运动速度比靶核运动速度高很
多时,中子与靶核碰撞总要损失能量,实
现慢化。但当中子运动速度与靶核相当
时,中子与靶核碰撞可能损失能量,也可
能获得能量,这时不再是慢化,称之为
“热化”。中子热化过程实际上是与介质的
原子核达到热运动平衡的过程。与靶核达
到热平衡的中子的飞行速度满足麦克斯韦
分布。室温情况下,最可几速率为
2200m/s,对应的能量为0.0253eV。
6
T =300K时的麦克斯韦-波尔兹曼分布
m 3/ 2 2 −mv2 / 2kT
( ) 4π( )
N v v e
2πkT
7
热中子能谱的“硬化”和中子温度
m 3/ 2 2 −mv2 / 2kT
( ) 4π( )
N v v e
2πkT
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