核反应堆工程11.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反应堆能谱当反应堆处于稳态时，在慢化过程中，堆内中子密度(或中子通量)按能量具有稳定的分布按能量具有稳定的分布称之为反应堆能谱。称之为反应堆能谱。近似描述：近似描述：高能范围用裂变中子谱近似描述高能范围用裂变中子谱近似描述 热能区用麦克斯韦谱近似描述热能区用麦克斯韦谱近似描述实际上，精确计算反应堆内的热中子能谱是比较复杂的问题。这是因为在处理低能中子与慢化剂核的散射时，已不能把慢化剂核看成是静止的和自由的，而必须考虑慢化剂原子热运动的影响、化学结合键的影响以及中于与散射波之间的干涉效应等等。在进行近似计算时，对于有源和有中子吸收的介质，如果中子的泄漏忽略不计，就可以近似地认为，热中子能谱仍具有麦克斯韦诺的分布形式。热中子在扩散过程中，一方面被各种材料所吸收，另一方面又有快中子从高能区不断慢化到热能区而得到补充，结果使较低能量的中子相对减少，较高能量的中子相对增加，因而热中子的平均能量增加了，这种现象叫能谱的“硬化”。由于能谱硬化，实际的热中子谱并不严格遵守麦克斯韦分布律，而是向较高能量的方向偏移了。第四讲：核反应堆物理第四讲：核反应堆物理中子的慢化中子的慢化最关心的是中能区最关心的是中能区中子的近似慢化能谱分布中子的近似慢化能谱分布。中能区：中能区：1ev0.1Mev。中能区能谱表示了中子慢化过程中的能量变化。中能区能谱表示了中子慢化过程中的能量变化。研究模型：把反应堆中子慢化能谱用一个无限大均匀介质的慢化能谱来近似地表示。完全略去了中子通量和空间的依赖关系以及中子泄露的影响。意义：它对于初步了解反应堆内的慢化能谱，并为反应堆群常数的计算提供一个近似慢化能谱分布还是有意义的。慢化能谱慢化能谱：假定在慢化剂内由于燃料核裂变每秒每单位体积内产生q0个快中子。这些快中子通过慢化剂核的碰撞过程而不断地降低能量。与此同时，快中子不断地由裂变产生，在稳态情况下在系统内就形成某种稳定的中子能量分布，称这个能量分布为慢化能谱。在介质无吸收无泄漏的情况下，q0个源中子可慢化到自源能量至热能的任一能量，假设中子与核每次碰撞的平均能量损失很小，或平均对数能降增量是一个很小的值，则在能量E附近的一个能量间隔E(或对数能降间隔u)内要使一个中子能量下降E，即对数能降增加u所需的平均碰撞次数为 u/=E/E，在E间隔内单位体积内每秒发生的碰撞数为q0 E/E。在无吸收情况下它就等于E间隔内的碰撞反应率，即有 (E)=q0/s E这就得到了慢化区中子通量随能量变化的关系式，它是反应准物理分析中经常要用到的一个重要结果。在慢化区域，散射截面随中子能量的变化不剧烈，所以，中子通量的能谱分布近似按照1/E规律变化。这一分布规律有时称为I/E谱或费米谱费米谱。我们常常把它作为反应堆内慢化区中子能谱分布的初步近似。在慢化能区，中子通量的能谱分布近似按照1/E规律变化；而在热能区和裂变中子区中子能谱则可以分别用麦克斯韦谱和裂变中子谱来近似地描述。中子扩散方程扩散长度