核反应堆工程12.pptx

核能开发与应用核能开发与应用深圳大学核技术研究所深圳大学核技术研究所赵海歌赵海歌2010-2011学年第二学期学年第二学期均匀裸堆的单群扩散方程考虑有限大临界均匀裸堆，应用扩散方程 （2-125）假设条件：外加中子源忽略不计；中子的产生：堆内均匀分布的燃料裂变产生。不考虑中子泄露则：r处单位体积内均匀介质吸收的中子总数为 ；由于每吸收一个中子将产生 个中子。则 （2-126）S为稳态系统内的源强。代入（2-125）式，得 +（-1）=0 （2-127）第四讲：核反应堆物理第四讲：核反应堆物理均匀反应堆的临界理论均匀反应堆的临界理论变换后得 2244 有反射层反应堆的单群扩散理论上面讨论了裸堆的临界计算。但是，在实际情况下，几乎所有的反应堆均有不同厚度的反射层。因而，研究有反射层的反应堆是更为必要的。在裸堆的情况下，堆内的中子一旦逸出芯部外，就不可能再返回到芯部内来，这一部分中子就损失掉了。如果在芯部的外围包上一层散射性能好、吸收截面小的非增殖物质(如石墨等)，这时由芯部逸出的中子会有一部分将被这一层介质散射而返回到芯部中。反射层的作用，首先是可以减少芯部中子的泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，这样便可以节省一部分燃料。另外，反射层还可以提高反应堆的平均输出功率。这是由于包有反射层的反应堆，其芯部的中子通量密度分布比裸堆的中子通量密度分布更加平坦的缘故。对反射层材料，首先要求它的散射截面s大，因为当s大时中子逸出芯部后在反射层中发生散射的几率就大，因而返回到芯部的机会也就增多。其次，反射层材料的吸收截面阿要小，以减少中子的吸收。最后，当然还希望反射层具有良好的慢化能力，以便使能量较高的中子在从反射层返回到芯部时，已经被慢化为能量较低的中子，从而减少了中子在堆芯内共振吸收的几率。综上所述，良好的慢化剂材料，通常也是良好的反射层材料。常用的反射层材料有：水、重水、石墨和铍等。在图2-18中给出了用单群扩散理论计算得到的裸堆及带反射层的反应堆内中子通量分布图。从图中可以清楚地看到，在靠近堆芯的中心部分，裸堆的中子通量密度分布与带反射层的反应堆的中子通量密度分布基本上一样。但在靠近反射层处，由于一部分中子自反射层返回到芯部内，因而有反射层时芯部的中子通量密度分布要比裸堆的平坦一些从而便提高了反应堆的输出功率。从前面的讨论知道，当芯部周围有了反射层以后，由于一部分泄漏出芯部的中子被反射层反射而返回芯部，这样就减少了中子的泄漏损失，提高了中子的不泄漏几率。因而有了反射层以后，在芯部性质相同的情况下，它的临界体积要比棵堆的临界体积小。