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《核反应堆理论》课程教学大纲

课程编号：0805507401
课程名称：核反应堆理论
英文名称：Nuclear Reactor Physics
课程类型：专业必修课
总 学 时：40 讲课学时：40
学　　分：2.5
适用对象：适用于四年制本科热能与动力工程专业（核电站集控运行方向）
先修课程：原子核物理
一、课程性质、目的和任务
《核反应堆理论》是热能与动力工程专业（核电站集控运行方向）专业基础理论课程。讲述的是中子核反应的基础理论和分析计算方法，讲述的内容主要包括中子与原子核的作用、中子慢化与扩散、核反应堆临界理论、反应性控制等。
《核反应堆理论》课程主要讲授核反应堆的基础理论知识，目的是培养学生具备从
事核反应堆工程领域或相关工作的基础知识。任务是让学生掌握核反应堆基础理论知识和基
本原理。
二、教学基本要求
1. 掌握核裂变过程和链式裂变反应。
2. 掌握中子慢化和中子扩散过程中的规律和相关知识。
3．掌握均匀反应堆的临界理论知识。
4．掌握反应性随时间的变化规律、温度效应以及反应性的控制。
5．掌握核反应堆的缓发中子的作用。
三、教学内容及要求
第一章 核反应堆的核物理基础
本章主要介绍学习本课程所必须具备的基础知识和基本概念，定性的讨论实现自续链式裂变反应的条件和热中子反应堆内的中子循环过程。
熟悉：中子和原子核的相互作用的基本概念，中子截面、中子通量密度、核反应率等重要物理概念。理解：中子截面和核反应率，核裂变过程和链式裂变反应等。了解：共振吸收，多普勒效应。

第二章 中子慢化和慢化能谱
本章主要讲述中子在慢化过程中的规律和相关知识，首先讨论了中子弹性散射漫画过程，然后讨论无限介质内中子慢化能谱和慢化过程中的共振吸收，最后介绍热中子反应堆内的近似能谱。
熟悉：中子的弹性散射过程；理解：热中子能谱及其在反应堆内能谱的近似分布与热中子的平均截面。了解：无限均匀介质中子的慢化能谱，均匀介质中的共振吸收。

第三章 中子扩散理论
本章主要讲述中子在扩散过程中的规律和相关知识，是后续各章的大部分理论基础。
熟悉：单能中子扩散方程的建立，扩散长度，慢化长度和徙动长度 与能量相关的中子扩散方程和分群扩散理论，扩散－年龄近似等。了解：非增殖介质内中子扩散方程的解，反照率。

第四章 均匀反应堆的临近理论
本章介绍均匀反应堆的临界理论，主要研究由燃料和慢化剂组成的有限均匀介质内的中子扩散问题。首先讨论了最简单的没有反射层的均匀裸堆模型，在此基础上讨论了有反射层反应堆的单群扩散理论，最后介绍了中子通量密度分布不均匀系数和功率分布展平的概念。
熟悉：均匀裸堆临界的单群理论，有反射层的反应堆的单群扩散理论。理解：中子通量密度分布不均匀系数和功率分布展平的概念。

*第五章 分群扩散理论
本章主要介绍了分群扩散理论。首先建立起与能量相关的中子扩散方程，然后介绍分群方法。
熟悉：多群中子扩散方程的建立。理解：双群模型。了解：群常数的计算方法，多群扩散方程的数值求解。

*第六章 栅格的非均匀效应与均匀化群常数的计算
本章主要讨论了栅格的非均匀效应以及非均匀栅格均匀化群常数的计算。
熟悉：栅格的非均匀效应，栅格均匀化处理。了解：栅格均匀化群常数的计算，燃料组件内均匀化通量密度分布及少群常数的计算，共振区群常数的计算，栅格几何参数的选择。

第七章反应性随时间的变化
本章主要讲述反应堆的反应性随时间的变化规律，主要内容为：核燃料同位素成分的变化和燃耗；裂变产物同位素的生成与消耗；反应堆启动和停堆后氙中毒和钐中毒随时间的变化；反应性随时间的变化；堆芯寿期、燃耗深度以及核燃料的转换和循环等问题。

熟悉：燃料中重同位素成分随时间的变化，裂变产物中毒，反应性随时间的变化与燃耗深度，核燃料的转换与增殖等。理解：燃耗深度的计算。了解：氙震荡。

第八章 温度效应与反应性控制
本章主要讲反应堆的温度效应和反应性控制，本章首先定性的讨论温度效应和反应性温度系数，然后介绍反应性控制的任务和方式，最后分析了目前压水堆常用的三种控制方式——控制棒控制、可燃毒物控制和化学补偿控制。
熟悉：反应性温度系数，反应性控制的任务和方式。理解：其他反应性系数，控制棒控制,可燃毒物控制，化学补偿控制。 了解：温度系数的计算，控制棒价值的计算，可燃毒物的布置及其对反应性的影响。

第九章 核反应堆动力学
本章主要介绍核反应堆的点堆动力学知识
熟悉：缓发中子的作用，反应堆周期的概念。
理解：反应堆周期的计算。了解：点堆中子动力学方程及阶跃扰动时点堆模型动态方程的解，点堆动力学方程的近似解法及数值解法。

*第十章 核燃料管理简介
本章简介核电厂反应堆燃料管理基本知识。
熟悉：核燃料管理中的基本物理量及核燃料管理的主要任务。理解：多循环和单循环核燃料管理。了解：堆芯换料设计的优化。
四、实践环节
无
五、课外习题及课程讨论
为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于40题。
六、教学方法与手段
本课程采用板书与多媒体课件结合的方式进行课堂教学
七、各教学环节学时分配
章节
讲课
习题课
讨论课
实验
其它
合计
核反应堆的核物理基础
2

2
中子慢化和慢化能谱
4

4
中子扩散理论
4
2

6
均匀反应堆的临界理论
8

8
反应性随时间的变化
8

8
温度效应与反应性控制
8

8
核反应堆动力学
2

2
总复习

2

2
合计
36
2
2

40
八、考核方式
本课程为考试课程，期末考试采用闭卷笔试。学生的课程总评成绩由平时成绩（占30%），期末考试成绩（占70%）两部分构成，出勤、学习主动性等占10%。作业、提问占20%。
九、推荐教材
谢仲生主编，《核反应堆物理分析》，西安交大出版社，2004 年

大纲制订人：姚爱林
大纲审定人：王红艳
制订日期：2010-4-20