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
(a) 裂变碎片和它的衰变产物
都叫裂变产物 (b) 毒素: 具有较大热中子吸收截面 的裂变产物.
(c)反应性:
ρ=(K-1)/K PCM(10-5)
4.2.1裂变中子 瞬发中子 :
缓发中子 :
4.3.3停堆后裂变产物的活度
2. 反应堆物理（reactor physics） 研究反应堆内中子行为的科学。有时称neutronics。 或：研究、设计反应堆使得裂变反应所产生的中子与俘 获反应及泄露所损失的中子相平衡。
中子行为 扩散 慢化 中子与物质相互作用 六因子 公式 扩散 方程 慢化 方程 临界 方程 燃耗 方程 动力学 方程 裂变
定义：一个中子与一立方米内的原子核发生核反应的平均几率 大小。
dI I N dx
3
平均自由程 λ(mean free path)：
如把中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作
用之间穿行的平均距离叫做平均自由程λ。
4 核反应率
5
中子通量密度
标准定义
基本规律 截面随中子能量的变化
Fission fragment kinetic energy Neutrons
Prompt gamma rays Fission product gamma rays Beta particles Neutrinos Total
7 7 5 10 200
平均每次裂变的衰变功率
停堆余 热排出
(1)换算关系:
中子的分类
中子的能量不同，它与原子核相互作 用的方式、几率也就不同。 在反应堆物理分析中通常按中子能量把 它们分为： （i）快中子（0.1兆电子伏以上）； （ii）超热中子（1电子伏到0.1兆电子伏）； （iii）热中子（1电子伏以下）。
中子与原子核相互作用

中子与原子核的相互作用过程有三种：势散射、直接
核反应堆是一种能以可控方式产生自持链式裂变 反应的装置。 它由核燃料、冷却剂、慢化剂、结构材料和吸收 剂等材料组成。 链式核反应（nuclear chain reaction）：核反 应产物之一能引起同类的反应，从而使该反应能链式 地进行的核反应。根据一次反应所直接引起的反应次 数平均小于、等于或大于1，链式反应可分为次临界的、 临界的或超临界的三种。
相互作用和复合核的形成。 在反应堆内，中子与原子核的相互作用可分为两大 类：
基本概念
1 微观截面 (microscopic cross section)
微观截面是表示平均一个入射中子与一个靶核发生相互作 用的几率大小的一种度量，它的量纲是面积单位，平方米。
2 宏观截面（ ∑:macroscopic cross section)
keff
npf Ps Pd n
k Pl
六因子公式
E2 E1 E0
激发态
E=EB+EC
若E正好在复合核的 某一激发能级附近， 则复合核形成的几率 很大，称之为“共振 吸收”。
基态 复合核能量
复合核量子能级
温度升高时，增加了238U对中子的吸收几率，负效应。
裂变能量的释放
Energy from one U-235 Fission
MeV 166 5
核反应堆物理分析
专业: 核工程与核技术 Yutao29@
目 录
第一章：核反应堆的核物理基础 第二章：单速中子扩散理论 第三章：中子慢化与慢化能谱 第四章：均匀反应堆的临界理论 第六章：反应性随时间的变化 第七章：温度效应与反应性控制 第八章：核反应堆动力学
第一章:核反应堆的核物理基础
在低能区:
中能区:
在高能区:
微 观 裂 变 截 面
微观裂变截面
阈能
两个问题：
(a) 辐射俘获截面与裂变截面之比:
f
（b）有效裂变中子数:(对于易裂变同位素，如铀v f
f

v 1
3.共振吸收
设入射中子与靶核AZ 在质心系的总动能为EC, 中子与靶核的结合能为 EB,则复合核A+1Z的激发 能为：
启堆
停堆
停堆后任一时刻
0
衰变热功率计算示意图
时间
4.停堆后裂变产物活度
红色为裂变次数
绿色每次裂变活度
热中子反应堆内的中子循环 1.反应堆内中子数目的增减与平衡浓度的决定过程 (1) 铀-238的快中子倍增；
(2) 燃料吸收热中子引起的裂变；
(3) 慢化剂以及结构材料等物质的辐射俘获； (4) 慢化过程中的共振吸收； I) 慢化过程中的泄漏 (5) 中子的泄漏。 (II) 热中子扩散过程中的泄漏