中子壽命中能量的變化

1、中子慢化,裂變產(chǎn)生的中子具有很高的能量，平均約為2MeV，對(duì)于熱中子反應(yīng)堆，需要將中子慢化到熱能區(qū)域，中子由于散射碰撞而降低速度的過(guò)程稱(chēng)為慢化過(guò)程。 在熱中子反應(yīng)堆內(nèi)，中子的慢化主要靠中子與慢化劑核的彈性散射。,中子壽命中能量的變化,具有MeV能量的裂變中子,與輕核的散射,共振吸收,熱中子吸收或泄漏,核裂變,散射,彈性散射 反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)能守恒 非彈性散射 反應(yīng)前后系統(tǒng)動(dòng)能不守恒，部分轉(zhuǎn)換成內(nèi)能,非彈性散射為有閾反應(yīng)，中子能量損失顯著。,反應(yīng)堆內(nèi)中子的慢化主要依靠彈性散射來(lái)實(shí)現(xiàn)。,中子與靜止的靶核發(fā)生散射的運(yùn)動(dòng)學(xué),質(zhì)心的速度為：,如果在L系中靶核靜止，則在C系中中子與靶核的速度分別為：,由彈性

2、散射：,最后可得：,比較C系和L系，由余弦定理可得：,則在L系中，碰撞前后中子能量之比為：,若令,可得：,平均能量損失,一次碰撞中中子最大可能損失的能量：,平均能量損失,一次碰撞中中子的最小能量損失：,散射后中子能量的分布,在C系內(nèi)，對(duì)于一般輕元素碰撞后中子的散射是各向同性的，所以有：,可以看出，散射函數(shù)與碰撞后中子能量無(wú)關(guān)，等于一個(gè)常數(shù)，也即散射后的能量分布是均勻的。,平均對(duì)數(shù)能降增量,對(duì)數(shù)能降:,中子從MeV數(shù)量級(jí)降低到Ev的數(shù)量級(jí)，為方便表示，我們使用對(duì)數(shù)能降的概念。,一次碰撞后最大的對(duì)數(shù)能降增量為：,一次碰撞后對(duì)數(shù)能降增量為：,平均對(duì)數(shù)能降：,當(dāng)A10時(shí)，可近似表示為：,慢化劑的選擇,

3、在具有相對(duì)較大值的介質(zhì)中的慢化。,在具有相對(duì)較小值的介質(zhì)中的慢化。,用Nc表示中子從初始能量E1慢化到能量E2所需要的平均碰撞次數(shù)。則可以得到：,平均散射角余弦,慢化劑的選擇,慢化劑的選擇,慢化能力 慢化比,慢化劑的選擇,好的慢化劑要有高的 ， 還要有較大的慢化比。 重水價(jià)格太昂貴 石墨慢化能力小，體積龐大,慢化能譜,慢化密度 ：在r處，每秒每單位體積內(nèi)慢化到E以下的中子數(shù)。 單位體積內(nèi)每秒發(fā)生散射的次數(shù)為： 散射函數(shù)表示能量為E的中子散射后能量變?yōu)镋的概率。因而在r處每秒每單位體積內(nèi)能量為E的中子慢化到E以下的中子數(shù)為： 根據(jù)定義慢化密度等于EE的所有能量中子慢化到E以下的中子數(shù)目總和，即：

4、,上式給出了r處中子被慢化并通過(guò)某個(gè)給定能量E的慢化率。,dE能量間隔內(nèi)中子每秒被散射到dE間隔的數(shù)目等于,穩(wěn)態(tài)無(wú)限介質(zhì)內(nèi)中子的慢化方程：,無(wú)限均勻介質(zhì)（沒(méi)有吸收）中中子的慢化,如果我們只考慮慢化區(qū)內(nèi)的彈性散射慢化問(wèn)題，中子慢化方程可以寫(xiě)為：,其漸進(jìn)解為：,無(wú)限均勻介質(zhì)（沒(méi)有吸收）中中子的慢化,在慢化過(guò)程中，中子要損失同樣能量所需的碰撞次數(shù)逐漸增加。,有共振吸收情況下中子的慢化,E,1/E,能量自屏現(xiàn)象,多普勒效應(yīng),E,反應(yīng)堆能譜,熱能區(qū)近似為介質(zhì)的麥克斯韋分布 慢化區(qū)1/E譜 高能區(qū)U-235的裂變譜,產(chǎn)生的裂變中子連續(xù)慢化，進(jìn)入到縫合能以下的熱化區(qū)。堆內(nèi)中子密度按能量具有一個(gè)穩(wěn)定的分布，稱(chēng)之為堆芯中子能譜分布。,高能區(qū)(E0.1MeV)中子從裂變產(chǎn)生尚未充分慢化，其能譜與裂變中子譜非常近似。 慢化區(qū)(1eVE0.1MeV)在弱吸收介質(zhì)中，這一能區(qū)內(nèi)中子通量密度近似于費(fèi)米譜(1/E譜) 熱能區(qū)(E1eV)該區(qū)內(nèi)的中子稱(chēng)為熱中子，指的是中子與所在介質(zhì)的原子處于熱平衡狀態(tài)。類(lèi)似于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)速度，熱中子能譜服從麥克斯韋-玻耳茲曼分布。,能譜的“硬化”,能譜硬化的原因： a.中子由高能向低能慢化，因此在能量較高的區(qū)域內(nèi)中子數(shù)目相對(duì)要多。 b.由于介質(zhì)的吸收，