核反應(yīng)堆物理分析各章節(jié)重要知識點整理匯總資料

核反應(yīng)堆物理分析各章節(jié)重要知識點整理匯總資料第一章1、在反應(yīng)堆內(nèi)中子與原子的相互作用方式主要有：勢散射、直接相互作用和復(fù)合核的形成。其中復(fù)合核的形成是中子和原子相互作用的最重要方式。2、復(fù)合核的衰變分解的方式有：共振彈性散射、共振非彈性散射、輻射俘獲和核裂變，可以概括為散射和吸收。3、共振現(xiàn)象：但入射中子的能量具有某些特定值，恰好使形成的復(fù)合核激發(fā)態(tài)接近于某個量子能級時，中子被靶核吸收而形成復(fù)合核的概率就顯著增加，這種現(xiàn)象就叫作共振現(xiàn)象。4、非彈性散射特點：只有當(dāng)入射中子的動能高于靶核的第一激發(fā)態(tài)的能量時才能使靶核激發(fā)，也就是說，只有入射中子的能量高于某一數(shù)值時才能發(fā)生非彈性散射，由此可知，非彈性散射具有閾能的特點。5、彈性散射特點：它可以分為共振彈性散射和勢散射兩種，區(qū)別在于前者經(jīng)過復(fù)合核的形成過程，后者則沒有。在熱中子反應(yīng)堆內(nèi)，對中子從高能慢化到低能的過程起主要作用的是彈性散射。6、易裂變同位素：一些核素，如233U、235U、239Pu和241Pu等核素在各種能量的中子作用下均能發(fā)生裂變，并且在低能中子作用下發(fā)生裂變的可能性較大，通常把它們稱為易裂變同位素。7、可裂變同位素：同位素232Th、238U和240Pu等只有在能量高于某一閾值的中子作用下才發(fā)生裂變，通常把它們稱為可裂變同位素。8、中子束強度I：在單位時間內(nèi)，通過垂直于中子飛行方向的單位面積的中子數(shù)量，記為I。9、單位體積中的原子核數(shù)N：計算公式為：阿伏加德羅常數(shù)，取值為6.0221367*1023/mol：材料密度：該元素的原子量微觀截面：微觀截面是表示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，通常用“巴恩”（b）作為單位，1b=10-28m2。核反應(yīng)下標(biāo)：s--散射；a--吸收；γ--輻射俘獲；f--裂變；t--總核反應(yīng)靶內(nèi)平行中子束強度：宏觀截面：宏觀截面是一個中子與單位體積內(nèi)所有原子核發(fā)生核反應(yīng)的平均概率大小的一種度量，單位為m-1,公式為：由幾種元素組成的均勻混合物質(zhì)的宏觀截面：14、富集度：某種元素在其同位素中的（原子）重量百分比。15、平均自由程：原子核連續(xù)兩次相互作用之間穿行的平均距離叫作平均距離。16、核反應(yīng)率：每秒每單位體積內(nèi)的中子與介質(zhì)原子核發(fā)生作用的總次數(shù)（統(tǒng)計平均值）用R表示，單位為中子/m3*s,公式為：:中子密度，中子/m3：中子運動速率，m/s中子通量密度：表示單位體積內(nèi)所有中子在單位時間內(nèi)穿行距離的總和，單位為中子/cm2*s，公式為：中子能量區(qū)域：低能區(qū)：也稱“1/v”區(qū)，E<=1eV中能區(qū)：也稱共振區(qū)，出現(xiàn)許多共振峰，1eV<E<=1keV高能區(qū)：也稱快中子區(qū)，E>103eV19、1/v律：或主要適用于低能區(qū)，但對于多數(shù)輕核，高能區(qū)也有近似規(guī)律。俘獲-裂變比α：輻射俘獲截面與裂變截面之比，公式為21、有效裂變中子數(shù)η：燃料核每吸收一個中子后平均放出的中子數(shù)，稱為有效裂變中子數(shù)。公式為：；每次裂變的中子產(chǎn)額，235U的參考值為2.416多普勒效應(yīng)：由于靶核的熱運動隨溫度的增加而增強，中子與靶核的相對能量就有一個展開范圍，所以這是共振峰的寬度將隨著溫度的上升而增加，同時峰值截面也逐漸減小，這一現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)或多普勒展寬。多普勒效應(yīng)不改變共振截面曲線下的積分面積。裂變能量：235U核每次裂變釋放出的能量約為200MeV,1MeV=1.6*10-13J.裂變中子能量：裂變中子能量分布在低于0.05MeV到10MeV相當(dāng)大的范圍內(nèi)，平均能量為2MeV。瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子：裂變反應(yīng)時，在裂變的瞬間（約10-14s）發(fā)射出來的中子稱為瞬發(fā)中子（份額在99%以上），在裂變碎片衰變過程中發(fā)射出來的，稱為緩發(fā)中子（份額小于1%，235U裂變?yōu)?.65%）。在衰變過程中能夠產(chǎn)生緩發(fā)中子的裂變碎片，叫作緩發(fā)中子先驅(qū)核。有效增殖因數(shù)：=新生一代中子數(shù)/直屬上一代中子數(shù)或系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率/系統(tǒng)內(nèi)中子的總消失（吸收+泄露）率27、臨界、次臨界、超臨界系統(tǒng)：臨界系統(tǒng)：有效增殖系數(shù)等于1，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)以恒定速率不斷進(jìn)行下去，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)過程處于穩(wěn)態(tài)狀況；次臨界系統(tǒng)：有效增殖系數(shù)小于1，系統(tǒng)內(nèi)中子數(shù)目隨時間不斷地衰減；超臨界系統(tǒng)：有效增殖系數(shù)大于1，系統(tǒng)內(nèi)中子數(shù)目隨時間不斷地增加；無限介質(zhì)增殖因數(shù)、不泄露概率、有效增殖因數(shù)關(guān)系：（系統(tǒng)為無限大時取1）=系統(tǒng)內(nèi)中子的吸收率/（系統(tǒng)內(nèi)中子的吸收率+系統(tǒng)內(nèi)中子的泄露率）29、臨界大小、臨界質(zhì)量臨界大小：臨界狀態(tài)下反應(yīng)堆芯部的大小稱為臨界大小。臨界質(zhì)量：臨界狀態(tài)下反應(yīng)堆裝載的燃料質(zhì)量叫作臨界質(zhì)量。中子循環(huán)（參考書P32圖1-15）循環(huán)過程：（1）238U的快中子增殖；慢化過程中的共振吸收；慢化劑以及結(jié)構(gòu)材料等物質(zhì)的輻射俘獲；燃料吸收熱中子引起的裂變；中子的泄漏：慢化過程中的泄漏和熱中子擴(kuò)散過程中的泄漏。重要參量：快中子增殖系數(shù)：由一個初始裂變中子所得到的，慢化到238U裂變閾能以下的平均中子數(shù)。因為快中子能引起238U裂變，發(fā)生快中子增殖效應(yīng)，所以ε大于1。逃脫共振俘獲概率：裂變產(chǎn)生的快中子在慢化過程中，要經(jīng)過共振能區(qū)，有一部分被238U共振吸收，逃脫共振吸收的中子份額就稱為逃脫共振俘獲概率。熱中子利用系數(shù):被燃料吸收的熱中子數(shù)占被芯部中所有物質(zhì)（包括燃料在內(nèi)）吸收的熱中子總數(shù)的份額。定義式：（4）有效裂變中子數(shù)：核燃料毎吸收一個熱中子所產(chǎn)生的平均裂變中子數(shù)。定義式：：每次裂變所產(chǎn)生的平均裂變中子數(shù)不泄漏概率：中子在慢化過程和熱中子在擴(kuò)散過程中不泄漏概率的乘積。定義式：有效增殖系數(shù)表達(dá)式：第二章1、平均對數(shù)能降：每次碰撞中子能量的自然對數(shù)的平均變化值。定義式：2、慢化劑的選擇：（1）慢化的角度：慢化劑應(yīng)同時具有較大的宏觀散射截面和平均對數(shù)能降比，衡量參數(shù)為慢化能力，定義式:.（2）減小吸收的角度：慢化劑應(yīng)具有小的吸收截面，衡量參數(shù)為慢化比，定義式：好的慢化劑不僅應(yīng)具有較大的，還應(yīng)該具有較大的慢化比。中子平均壽命：無限介質(zhì)內(nèi)，裂變中子由裂變能慢化到熱能的平均時間稱為慢化時間，熱中子由產(chǎn)生至被俘獲以前所經(jīng)過的平均時間稱為擴(kuò)散時間，也稱為熱中子平均壽命。中子平均壽命是快中子自裂變產(chǎn)生到慢化成為熱中子，直至最后被俘獲的平均時間，定義式為：4、費米譜分布：無吸收介質(zhì)內(nèi)在慢化區(qū)內(nèi)慢化能譜近似服從1/E分布或稱之為費米譜分布。5、能量自屏效應(yīng)：當(dāng)中子截面呈共振峰形狀時，在共振能量附近有很大的增大和劇變，這就導(dǎo)致中子通量密度急劇下降畸變，這種現(xiàn)象稱之為共振的“能量自屏效應(yīng)”，它使共振吸收減小。（簡單來說就是因為共振吸收截面劇變，降低了中子通量密度）6、熱中子能譜“硬化”原因：（1）在反應(yīng)堆中，所有的熱中子都是從較高的能量慢化而來，然后逐步與介質(zhì)達(dá)到熱平衡狀態(tài)的，這樣，在能量較高區(qū)域內(nèi)的中子數(shù)目相對地就要多些；（2）由于介質(zhì)或多或少地要吸收中子，因此，必然有一部分中子尚未來得及同介質(zhì)的原子（或分子）達(dá)到熱平衡就已經(jīng)被吸收了，其結(jié)果又造成了能量較低部分的中子份額減少，能量較高部分的中子份額相對增大。（1/v律造成的結(jié)果）第三章1、斐克定律前提假設(shè)：介質(zhì)是無限的、均勻的；在實驗室坐標(biāo)系中散射是各向同性的：介質(zhì)的吸收截面很小，即；中子通量密度是隨空間位置緩慢變化的。由Z軸正方向單位時間穿過單位面積平面的中子數(shù)：由Z軸負(fù)方向單位時間穿過單位面積平面的中子數(shù)：單位時間凈中子數(shù)：；其他方向形式相同因此中子流密度（矢量）定義為：；為擴(kuò)散系數(shù)這一假設(shè)對于重核才近似成立，為了對散射的各向異性作修正，用輸運平均自由程來代替式中的散射平均自由程。2、單能中子擴(kuò)散方程連續(xù)方程：代入斐克定律和單能中子條件，得到單能中子擴(kuò)散方程：代入穩(wěn)態(tài)條件，得到穩(wěn)態(tài)單能中子擴(kuò)散方程：--泄露率；--吸收率；--產(chǎn)生率3、擴(kuò)散方程邊界條件（1）擴(kuò)散方程適用范圍內(nèi)，中子通量密度的數(shù)值必須是正的、有限的實數(shù)。（2）在兩種不同擴(kuò)散性質(zhì)的介質(zhì)交界面上，垂直于分界面的中子流密度相等，即兩式相減得：兩式相加得：（3）介質(zhì)于真空交界的外表面上，自真空返回介質(zhì)的中子流等于零，即由斐克定律可以推得：d為直線外推距離，在自由表面外推距離d處，中子通量密度等于零。按更精確的中子輸運理論，，計算采用這一數(shù)值。斐克定律和擴(kuò)散理論適用范圍（1）在有限介質(zhì)內(nèi)，在其距離表面幾個自由程以外的內(nèi)部區(qū)域斐克定律是成立的，在距真空邊界兩三個自由程內(nèi)的區(qū)域，它是不適用的。（2）它只適用于的弱吸收介質(zhì)。（3）在距強的中子源兩三個平均自由程的區(qū)域內(nèi)，斐克定律不適用。5、非增值介質(zhì)內(nèi)中子擴(kuò)散方程的解由穩(wěn)態(tài)方程但產(chǎn)生率為0時，可以推得：其中具有長度平方的量綱，稱為中子擴(kuò)散長度。一些幾何形狀下波動方程的解解的形式一維平板球一維圓柱6、特殊情況下的解（1）無限介質(zhì)內(nèi)點源以點源為中心建立球坐標(biāo)，擴(kuò)散方程為：邊界條件為：除r=0處以外，中子通量密度在各處均為有限值；中子源條件：代入，解得：（2）無限平面源位于有限厚度介質(zhì)內(nèi)設(shè)介質(zhì)厚度為a（包括外推距離），以中心平面建立一維坐標(biāo)系，擴(kuò)散方程為：邊界條件為：；中子源條件：。解得：厚度為無窮大時，有：注：由該結(jié)論可以得知，但放射層厚度大于三個擴(kuò)散長度時，其效果就大致和無限厚相當(dāng)，因此沒有必要采用過厚的放射層。擴(kuò)散長度：擴(kuò)散長度表征中子從慢化成為熱中子處到被吸收為止在介質(zhì)中運動所穿行的直線距離。在無限介質(zhì)內(nèi)點源情況下，擴(kuò)散長度的平方等于熱中子從產(chǎn)生地點到被吸收地點穿行直線距離均方值的六分之一，即：平面源的情況為：8、慢化長度或熱中子年齡：慢化長度平方或熱中子年齡（兩者是等價的）與擴(kuò)散長度平方的物理意義相似，在無限介質(zhì)點源的情況下，為中子從產(chǎn)生到慢化到熱中子所穿行的直線距離的均方值的六分之一。9、徙動面積（為徙動長度）：徙動面積是中子由作為快（裂變）中子產(chǎn)生出來，直到它成為熱中子并在介質(zhì)中擴(kuò)散被吸收所穿行直線距離均方值的六分之一，即：徙動長度越大，中子不泄露概率越小。第四章1、均勻裸堆臨界條件由穩(wěn)態(tài)方程代入源項，以及幾何曲率，得：其中k為有限增殖系數(shù)，證明如下：2、幾種幾何形狀的裸堆的幾何曲率和熱中子通量密度分布幾何形狀幾何曲率熱中子通量密度分布球形（半徑R）直角長方體（邊長a，b，c）圓柱體（半徑R，高H）由圖可知，臨界反應(yīng)堆所能發(fā)出的功率可以是任意大小注：臨界尺寸不等于堆芯尺寸，它還包括外推距離3、反應(yīng)性：對于臨界反應(yīng)堆，反應(yīng)性為0修正單群理論：其原理是考慮中子的慢化過程，用徙動面積來代替擴(kuò)散長度的平方。放射層材料選擇（1）散射截面大，逃逸出的中子返回芯部的機會也就增多。（2）吸收截面小，以減小對中子的吸收。（3）具有良好的慢化能力，從而減少返回中子在堆芯內(nèi)共振吸收的概率。良好的慢化劑材料，通常也是良好的反射層材料。常用的反射層材料有：H2O，D2O，石墨和Be等。反射層節(jié)?。盒静堪蟹瓷鋵右院?，芯部臨界尺寸的減少量叫反射層節(jié)省，表達(dá)式為：有反射層反應(yīng)堆的幾何曲率可以用沒有反射層之前的等效裸堆的幾何曲率來表示，即：對于反射層很薄的大型反應(yīng)堆，其反射層節(jié)省近似地等于反射層的厚度。當(dāng)反射層厚度增加到一定值后，反射層節(jié)省就達(dá)到一個常數(shù)值，大約等于中子在反射層中的擴(kuò)散長度。中子通量密度分布不均勻系數(shù)：芯部內(nèi)熱中子通量密度的最大值與熱中子通量密度的平均值之比，定義式為：7、功率分布展平對于給定體積的反應(yīng)堆，堆芯總的功率輸出是和成比例。受最大功率密度的限制，反應(yīng)堆內(nèi)功率分布越不均勻，給定體積的反應(yīng)堆總功率越小。展平功率的主要措施有：芯部分區(qū)布置、可燃毒物的合理布置、采用化學(xué)補償及部分長度控制棒控制以展平軸向通量分布。除此以外，還有反射層的應(yīng)用，合理安排提棒程序，控制棒的合理布置。第五章1、與能量相關(guān)的中子擴(kuò)散方程（1）泄露率相空間內(nèi)體積元的中子泄露率：（2）損失率總的中子損失率包括吸收損失和由于散射引起的損失，因此有：（3）產(chǎn)生率由于散射源產(chǎn)生的中子：由于核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的中子：：裂變中子能譜在穩(wěn)態(tài)和無源的情況下，有方程（重點）：上式只對臨界系統(tǒng)成立，對于其他系統(tǒng)有：第六章1、空間自屏效應(yīng)：在非均勻反應(yīng)堆中，燃料集中制成塊狀，放置在慢化劑中。熱中子進(jìn)入燃料快后，首先為快外層的燃料核所吸收，造成燃料塊內(nèi)部的熱中子通量密度比外層的要低，結(jié)果使燃料塊里層的燃料核未能充分有效地吸收熱中子，塊外層燃料核對里層燃料核起了屏蔽作用，通常把這種現(xiàn)象叫做空間自屏效應(yīng)。非均勻結(jié)構(gòu)的特點：非均勻結(jié)構(gòu)使燃料吸收熱中子的能力下降，亦即使熱中子利用系數(shù)減小，這是一個主要缺點?？臻g自屏效應(yīng)減少了燃料核對中子的共振吸收。增加了中子與慢化劑核碰撞的概率，使中子能量有更大概率降低到共振能量以下，增加了中子逃脫共振吸收的概率。綜上，非均勻柵格布置可使熱中子利用系數(shù)與逃脫共振俘獲概率的乘積fp大于均勻堆得乘積，提高了無限增殖因數(shù)。注：天然鈾和輕水組成的均勻堆是達(dá)不到臨界的。3、溫度對共振吸收的影響（1）對能量自屏效應(yīng)的影響：多普勒效應(yīng)使截面峰值下降，展平了吸收截面曲線，減弱了能量自屏效應(yīng)（共振能區(qū)中子通量密度分布被展平），增加了有效共振積分，即增加了共振吸收。（2）對空間自屏效應(yīng)的影響：多普勒效應(yīng)使截面峰值下降，減弱了表層燃料核對中子的共振吸收，更多的中子進(jìn)入到了燃料內(nèi)部，減弱了空間自屏效應(yīng)，增加了共振吸收。綜上所述，當(dāng)燃料溫度升高時，由于多普勒展寬，能量自屏和空間自屏效應(yīng)減弱，都將使共振吸收增大，從而使有效增殖因數(shù)和反應(yīng)性變小，其反應(yīng)性效應(yīng)總是負(fù)的。柵格幾何參數(shù)選擇（與關(guān)系）當(dāng)增加時，一方面由于柵元的慢化能力增大，慢化過程中的共振吸收減少，逃脫共振俘獲概率增加，因而有效增殖因數(shù)增大。另一方面，由于柵元中慢化劑的含量增大，慢化劑對熱中子的吸收增加，熱中子利用系數(shù)下降，因而有效增殖因數(shù)減小。在較低的時，前者的效應(yīng)是主要的，因而有效增殖因數(shù)將增加。當(dāng)超過一定值時，后者的效應(yīng)是主要的，因而有效增殖因數(shù)將減少。（參考書P163圖6-15）由此可知，在給定燃料富集度和慢化劑材料的情況下，存在著使柵格的無限增殖因數(shù)達(dá)到極大值或臨界體積為極小的柵格幾何參數(shù)，這樣的柵格叫最佳柵格。在極大值左側(cè)的柵格稱之為欠慢化柵格，在右側(cè)的稱之為過分慢化柵格。從安全角度考慮，實際壓水堆的柵格選擇在欠慢化區(qū)，只有這樣，當(dāng)溫度升高，水的密度下降時，減小（總體積固定，水的質(zhì)量減小，氫原子數(shù)減少），等效為減小，值下降（在過分慢化區(qū)則相反），反應(yīng)堆才是安全的（即負(fù)溫度效應(yīng)）。第七章1、裂變產(chǎn)物中毒：由于裂變產(chǎn)物的存在，吸收中子而引起的反應(yīng)性變化稱裂變產(chǎn)物中毒，裂變產(chǎn)物引起的反應(yīng)性變化為：2、135Xe衰變圖和變化方程：135Xe衰變圖Xe（氙）中毒反應(yīng)堆中反應(yīng)性影響最大的裂變產(chǎn)物中毒就是氙中毒。（1）反應(yīng)堆啟動時在反應(yīng)堆啟動后，由上式可知，135I和135Xe的平衡濃度如下（變化率為0）：一般動力堆額定功率下的中子通量密度，在運行很短時間（約40h）之后，135I和135Xe的濃度已經(jīng)接近平衡值了。平衡氙濃度引起的反應(yīng)性變化值，稱為平衡氙中毒，表達(dá)式如下：在低功率或低的中子通量密度下，平衡氙中毒可以忽略不計，但在高的中子通量密度下，可近似地認(rèn)為平衡氙中毒與熱中子通量密度值無關(guān)，而只與堆芯的宏觀裂變截面和宏觀吸收截面的比值有關(guān)，即：這個數(shù)值對于滿功率運行的反應(yīng)堆來講是不可忽視的。反應(yīng)堆停堆后反應(yīng)堆停堆后，中子通量密度可近似認(rèn)為突然降為0。135Xe不再通過裂變反應(yīng)產(chǎn)生，也不再通過吸收中子消失，因此停堆后有如下方程：一般情況下，由于135Xe的半衰期大于135I的半衰期，因而在停堆后的一段時間內(nèi)，135Xe的濃度反而要增加。但是如果啟動時的中子通量密度滿足，有：這種情況下，停堆后135Xe的濃度是下降的，不可能出現(xiàn)最大氙中毒的現(xiàn)象（一般情況下都大于這個值）。在高的熱中子通量密度或滿功率下運行的反應(yīng)堆內(nèi)，滿足，可認(rèn)為停堆后達(dá)到最大氙濃度的時間就與中子通量密度無關(guān)，這時有：即停堆后大約11小時左右出現(xiàn)最大氙濃度。在氙濃度上升到最大值，而后逐漸減小的過程中，會出現(xiàn)碘坑（反應(yīng)性減小到最小值后又逐漸增大的過程），這是由于停堆后135I繼續(xù)衰變成135Xe，使135Xe濃度增大所引起的。如果停堆前的剩余反應(yīng)性不足以補償氙中毒，那就會出現(xiàn)強迫停堆現(xiàn)象。（參考書P180圖7-11）功率過渡（中子通量密度突然增大或減?。▍⒖紩鳳182圖7-13）氙振蕩：在大型熱中子反應(yīng)堆中，局部區(qū)域內(nèi)中子通量密度的變化會引起局部區(qū)域135Xe和局部區(qū)域中子平衡關(guān)系的變化。反過來，后者的變化也要引起前者的變化。這兩者之間的相互反饋作用就有可能使堆芯中135Xe濃度和熱中子通量密度分布產(chǎn)生空間振蕩現(xiàn)象。4、149Sm（釤）衰變圖和變化方程5、149Sm（釤）中毒對反應(yīng)堆的影響僅次于135Xe中毒。反應(yīng)堆啟動149Pm和149Sm平衡濃度如下：由此可知149Pm的平衡濃度與反應(yīng)堆的熱中子通量密度有關(guān)，而149Sm的平衡濃度與熱中子通量密度無關(guān)（即與功率無關(guān)），平衡釤中毒為：對于高中子通量密度情況下的反應(yīng)堆，到達(dá)釤平衡的時間至少需要百小時以上。堆芯壽期：一個新裝料堆芯從開始運行到有效增殖因數(shù)降到1時，反應(yīng)堆滿功率運行的時間。7、燃耗深度：燃耗深度是裝入堆芯的單位重量核燃料所產(chǎn)生的總能量的度量。通常把裝入堆芯的單位質(zhì)量燃料所發(fā)出的能量作為燃耗深度的單位，工程上單位取MW*d/t。8、反應(yīng)堆增殖鏈：（1）鈾钚循環(huán)：（2）鈾釷循環(huán)：9、轉(zhuǎn)化比CR：反應(yīng)堆中每消耗一個易裂變材料原子所產(chǎn)生新的易裂變材料的原子數(shù)，即：最后實際被利用的易裂變同位素的總數(shù)量為：對于輕水反應(yīng)堆，CR≈0.6，最終被利用的易裂變核約為原來的2.5倍。10、增殖過程實現(xiàn)條件：只有當(dāng)η>1，反應(yīng)堆才有可能發(fā)生轉(zhuǎn)換。而要實現(xiàn)增殖過程（CR>1），則必須要求η>2，這是因為還要考慮吸收損失和泄漏損失。第八章1、溫度效應(yīng)：由于堆芯溫度及其分布的變化導(dǎo)致堆芯有效增殖因數(shù)的變化，從而引起反應(yīng)性的變化，這種物理現(xiàn)象稱之為反應(yīng)堆的“溫度效應(yīng)”。2、反應(yīng)性系數(shù)：反應(yīng)堆的反應(yīng)性相對于反應(yīng)堆的某一個參數(shù)的變化率稱之為該參數(shù)的反應(yīng)性系數(shù)。注：反應(yīng)性單位一般用PCM，即10-53、溫度系數(shù)：單位溫度變化所引起的反應(yīng)性變化稱為反應(yīng)性溫度系數(shù)，簡稱溫度系數(shù)，表達(dá)式為：等溫溫度系數(shù)：假定溫度與反應(yīng)堆內(nèi)的位置無關(guān)，但溫度變化時，整個系統(tǒng)的溫度均勻發(fā)生變化，在這種情況下定義或?qū)С龅臏囟认禂?shù)稱為等溫溫度系數(shù)。溫度系數(shù)與核反應(yīng)堆穩(wěn)定性反應(yīng)堆溫度系數(shù)等于各成分的溫度系數(shù)的總和，其中起主要作用的是燃料溫度系數(shù)和慢化劑溫度系數(shù)。反應(yīng)性溫度效應(yīng)的正反饋將使反應(yīng)堆具有內(nèi)在的不穩(wěn)定性，溫度變化引起反應(yīng)性變化的負(fù)反饋效應(yīng)，將使反應(yīng)堆具有內(nèi)在的穩(wěn)定性，因此，在反應(yīng)堆設(shè)計時不希望出現(xiàn)正的溫度系數(shù)。壓水堆物理設(shè)計的基本準(zhǔn)則之一，便是要保證溫度系數(shù)必須為負(fù)值。燃料溫度系數(shù)定義與溫度系數(shù)類似，屬于瞬發(fā)溫度系數(shù)（即溫度升高，效應(yīng)立即發(fā)生）。燃料溫度系數(shù)是負(fù)溫度效應(yīng)，原因是燃料核共振系數(shù)的多普勒效應(yīng)（在第六章有詳細(xì)解釋，這里不再贅述）。慢化劑溫度系數(shù)定義與溫度系數(shù)類似。但慢化劑溫度增加時，將對反應(yīng)性引起兩個相反的效應(yīng)：慢化劑溫度增加時，慢化劑密度減小，慢化劑相對于燃料的有害吸收將減小，這使有效增殖因數(shù)增加，對慢化劑溫度系數(shù)有正貢獻(xiàn)。當(dāng)慢化劑中含有化學(xué)補償毒物如硼酸時，溫度升高導(dǎo)致溶解度的減小，會加劇了這種正效應(yīng)（壓水堆規(guī)定初始硼濃度必須小于1400ug/g）；另一方面，溫度升高，慢化劑密度減小，慢化劑的慢化能力減弱，因而共振吸收增加，對慢化劑溫度系數(shù)有負(fù)貢獻(xiàn)。在輕水堆中，慢化劑溫度系數(shù)是正是負(fù)與柵格的的比值密切相關(guān)，安全性要求壓水堆運行在欠慢化區(qū)，原因在第六章有詳細(xì)解釋，這里不再贅述。其他反應(yīng)性系數(shù)（1）空泡系數(shù)：在冷卻劑中所包含的蒸汽泡的體積百分?jǐn)?shù)稱為空泡份額。定義式為：空泡份額增大，有以下三種效應(yīng)：冷卻劑的有害中子吸收減小，這是正效應(yīng)；中子泄漏增加，這是負(fù)效應(yīng)；慢化能力變小，能譜變硬。對輕水堆來說，空泡效應(yīng)一般是負(fù)效應(yīng)。功率系數(shù)定義與前者類似，設(shè)計時要求為負(fù)。功率虧損：功率系數(shù)的積分效應(yīng)，虧損指反應(yīng)堆功率升高時，向堆芯引入了負(fù)的反應(yīng)性效應(yīng)。反應(yīng)性控制重要物理量（1）剩余反應(yīng)性：堆芯中沒有任何控制毒物時的反應(yīng)性。（2）控制毒物價值：某一控制毒物投入堆芯所引起的反應(yīng)性變化量稱為該控制毒物的反應(yīng)性或價值。（3）停堆深度:當(dāng)全部毒物都投入堆芯是，反應(yīng)堆所達(dá)到的負(fù)反應(yīng)性稱為停堆深度。為了保證反應(yīng)堆的安全，要求在熱態(tài)、平衡氙中毒的工況下，應(yīng)有足夠大的停堆深度。否則，當(dāng)堆芯逐漸冷卻和135Xe逐漸地衰變后，反應(yīng)堆的反應(yīng)性將逐漸地增加，而停堆深度就逐漸減小，這樣堆芯有可能又重新恢復(fù)到臨界或超臨界的危險情況。（4）總的被控反應(yīng)性：總的被控反應(yīng)性等于剩余反應(yīng)性與停堆深度之，以表示，即：10、反應(yīng)性控制的任務(wù)（1）采取各種切實有效地控制方式，在確保安全的前提下，控制反應(yīng)堆的剩余反應(yīng)性，以滿足反應(yīng)堆長期運行的需要；（2）通過控制毒物適當(dāng)?shù)目臻g布置和最佳的提棒程序，使反應(yīng)堆在整個堆芯壽期內(nèi)保持較平坦的功率分布，使功率峰因子盡可能地小；（3）在外界負(fù)荷變化時，能調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率，使它能適應(yīng)外界負(fù)荷變化；（4）在反應(yīng)堆出現(xiàn)事故時，能迅速安全地停堆，并保持適當(dāng)?shù)耐６焉疃取?1、反應(yīng)堆控制分類（1）緊急控制；（2）功率調(diào)節(jié)；（3）補償控制12、反應(yīng)性控制方式（1）改變堆內(nèi)中子吸收；（2）改變中子慢化性能；（3）改變?nèi)剂系暮浚唬?）改變中子泄漏主要控制方式：（1）控制棒控制；（2）固體可燃毒物控制，主要用于補償部分初始過剩反應(yīng)性；（3）化學(xué)補償控制，主要是冷卻劑中加入可溶性硼酸溶液來補償過剩的反應(yīng)性。在總的被控制反應(yīng)性（0.32）中，化學(xué)補償控制的價值占53%以上，余下的為可燃毒物和控制棒所控制?？刂瓢舻姆e分價值當(dāng)控制棒從一參考位置插入到某一高度時，所引入的反應(yīng)性稱為這個高度上的控制棒積分價值。控制棒的微分價值控制棒在堆芯不同高度處移動單位距離所引起的反應(yīng)性變化，單位為PCM/cm，表達(dá)式為：控制棒間干涉效應(yīng)：當(dāng)一根控制棒插入堆芯后將引起堆芯中中子通量密度分布的畸變，影響其它控制棒的價值，這種現(xiàn)象稱之為控制棒間的相互干涉效應(yīng)。在兩根控制棒相距較近時，兩根同時插入堆芯時的總價值比它們單獨插入時價值的總和要??；在兩根控制棒相距較遠(yuǎn)時，兩根棒同時插入所得的價值比單獨插入所得到的價值的總和要大?；瘜W(xué)補償控制：在一回路冷卻劑中加入可溶性化學(xué)毒物，以代替補償棒的作用。17、化學(xué)補償控制優(yōu)缺點優(yōu)點：化學(xué)補償毒物在堆芯中分布比較均勻；化控不但不引起堆芯功率分布的畸變，而且與燃料分區(qū)相配合，能降低功率峰因子，提高平均功率密度；化控中的硼濃度可以根據(jù)運行需要來調(diào)節(jié)，而固體可燃毒物是不可調(diào)節(jié)的；化控不占柵格位置，不需要驅(qū)動機構(gòu)等，從而可以簡化反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)，提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。缺點：（1）只能控制慢變化反應(yīng)性；（2）需要加硼和稀硼的一套附加設(shè)備；（3）水中硼濃度的大小對慢化劑溫度系數(shù)有顯著影響（溫度系數(shù)部分有詳細(xì)解釋，這里不在贅述）。第九章1、緩發(fā)中子特點：占總裂變中子的份額很小，對于235U裂變只占0.65%，但這些中子緩發(fā)的時間很長（可達(dá)數(shù)十秒），對反應(yīng)堆周期影響大。2、反應(yīng)堆周期T：反應(yīng)堆內(nèi)中子密度變化為原來的e倍（或1/e倍，此時為負(fù)值）所需要的時間，表達(dá)式為：反應(yīng)堆中子密度方程式為:點堆模型動態(tài)方程定義中子每代時間代入以上兩式可得：4、點堆模型適用范圍點堆模型在物理上假定不同時刻中子通量密度在空間中的分布形狀不變，堆內(nèi)中子密度隨時間的變化漲落是同步的，堆內(nèi)中子就好像堆芯沒有線度尺寸一樣，可以看作是一個集總參數(shù)的系統(tǒng)處理。因此，它的主要限制在于它不能描述與空間有關(guān)的動力學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)一般表現(xiàn)為反應(yīng)性的局部擾動和過渡過程中中子通量密度空間分布隨時間的快速畸變。當(dāng)反應(yīng)堆偏離臨界狀態(tài)太遠(yuǎn)或局部擾動較大時，這個模型也不適用。反應(yīng)性方程假設(shè)點堆模型動態(tài)方程的解的形式為：代入原方程可以解得：方程的數(shù)值解參考書P235圖9-4反應(yīng)堆動態(tài)方程一般形式解可以寫為：6、反應(yīng)堆周期與反應(yīng)性方程：在反應(yīng)性方程中，無論引入的反應(yīng)性是正是負(fù)，隨著時間變化，第一個指數(shù)項比其他指數(shù)項