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文檔簡介
裴洋核能發(fā)電教研室
核反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)2.2中子截面和核反應(yīng)率22.2.1中子截面和核反應(yīng)率
3
為比例常數(shù),即微觀截面(Microscopiccrosssection)物理含義:平均一個給定能量的入射中子與一個靶核發(fā)生作用的概率大小的一種度量。單位:m2;常用單位:“巴恩”(簡稱“巴”,縮寫為b) 1b=10-28m2=10-24cm2微觀截面
4式中各個物理量的義:微觀總截面表達式
5宏觀截面將(1-12)式改寫成微分形式dI=-
NIdx,對x坐標(biāo)積分,得靶厚度為x處的平行中子束強度為:
I(x)=I0exp(-
Nx)平行中子束的衰減速度與乘積
N有關(guān),通常寫為:
=N即宏觀截面。6宏觀截面物理含義:=N:表征了一個中子與單位體積內(nèi)的原子核發(fā)生相互作用的概率大小=-(dI/I)/dx:表征了一個中子在穿行單位距離與原子核發(fā)生相互作用的概率大小單位:m-1,但目前通常使用cm-172.2.2平均自由程(meanfreepath)
中子在介質(zhì)中連續(xù)兩次相互作用之間穿行的路程是一個隨機變量,但其平均值是一定量,稱為平均自由程。用字母λ表示8中子在介質(zhì)中穿行了x長的路程仍然未發(fā)生核反應(yīng)、但在隨后的dx路段內(nèi)發(fā)生首次核反應(yīng)的概率p(x)dx是:e-ΣX(dx/λ)=e-ΣX(Σdx)
(兩個獨立隨機事件同時發(fā)生的概率)
9
中子在介質(zhì)中發(fā)生一次核反應(yīng)之前自由飛行的路程x是一個隨機變量,其平均值應(yīng)該是用其概率分布密度來權(quán)重平均:
102.2.3中子通量密度中子通量密度φ是一個標(biāo)量,不是向量。Φ的單位是n/m2.s,但是其物理意義并不是單位時間穿過單位面積的中子數(shù)。而是單位體積內(nèi)的中子在單位時間內(nèi)走過的總路程。11
中子通量密度(neutronflux)設(shè)中子運動的速率為v,則nv就是單位體積內(nèi)的中子在單位時間內(nèi)走過的總路程。我們把nv記為φ,即φ=nv,稱為中子通量密度國際單位:n/(m2s),常用單位:n/(cm2s)熱堆:1013~1015n/(cm2
s)早期稱為“中子通量”12
中子注量率由于中子通量密度Φ并不具有字面上的物理意義,為了避免誤解,我國的法定計量單位中為它起了一個新名:中子注量率。中子注量率:空間某點處單位時間內(nèi)進入該點為中心的單位截面積的小球的中子數(shù)。是在國際文獻中,當(dāng)前仍然采用neutronflux,我國核工界也習(xí)慣使用中子通量密度一詞。故在本課程教學(xué)中也使用中子通量密度,簡稱中子通量。2.2.4核反應(yīng)率(R):
定義:單位時間內(nèi)中子與單位體積內(nèi)的原子核發(fā)生反應(yīng)的總次數(shù)(統(tǒng)計平均值)n為單位體積內(nèi)的中子數(shù),也稱中子密度;v為中子速率,Σ為宏觀截面。(核反應(yīng)率是反應(yīng)堆物理分析中常用到一個
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