堆物理第三四章

堆物理第三四章第1页，共16页，2023年，2月20日，星期一第三章中子扩散理论1.各向同性（大型堆中心）与无关。2.稳态与无关。3.单能（或单速）与E无关。第2页，共16页，2023年，2月20日，星期一单能中子扩散方程裴克定律单能中子扩散方程的建立边界条件扩散长度、慢化长度和徒动长度第3页，共16页，2023年，2月20日，星期一1裴克定律玻尔兹曼输运方程：描述中子输运过程的精确方程。扩散方程：近似地认为中子通量密度的角分布于运动方向的依赖性很弱甚至无关，通过这种近似简化得到的方程称为扩散方程。第4页，共16页，2023年，2月20日，星期一中子流密度定义称为中子流密度：表示它是由许多具有不同方向的微分中子束矢量合成的量，表示该处中子的净流动情况。扩散系数：输运平均自由程第5页，共16页，2023年，2月20日，星期一2单能中子扩散方程的建立基本原则：中子数守恒或中子数平衡，即在一定的体积内中子密度对时间的变化率应等于中子的产生率减去中子的吸收率和泄漏率。稳态单能中子扩散方程：

第6页，共16页，2023年，2月20日，星期一3边界条件⑴在扩散方程使用的范围内，中子通量密度的数值必须是正的、有限的实数。⑵在两种不同扩散性质的介质交界面上，垂直于分界面的中子流密度相等，中子通量密度相等。⑶介质与真空交界的外表面上，自真空返回介质的中子流等于零。直线外推距离：在离开交界面某个距离d处的位置上中子通量密度等于零。d称为直线外推距离。第7页，共16页，2023年，2月20日，星期一4扩散长度、慢化长度和徙动长度扩散长度上式说明：在无限介质内点源的情况下，扩散长度的平方等于热中子从产生地点到被吸收地点穿行直线距离均方值的六分之一。L增大时也增大，热中子泄露的几率愈大。第8页，共16页，2023年，2月20日，星期一慢化长度热中子年龄：裂变中子慢化到热中子的年龄。徒动长度令对上式两边取均方值由于和的方向彼此不相关，因而两者的夹角余弦的平均值等于零，即徒动长度M是影响芯部中子泄露程度的重要参数，M愈大，则中子不泄露概率便愈小。第9页，共16页，2023年，2月20日，星期一第四章均匀反应堆的临界理论在反应堆临界理论中，主要研究两个问题：各种形状堆达到临界的条件，并求出临界时系统的体积大小和燃料成分及装载量。临界状态下系统内中子通量密度（或功率）的空间分布。第10页，共16页，2023年，2月20日，星期一第四章均匀反应堆的临界理论有反射层反应堆中子通量密度分布不均匀系数和功率分布展平的概念分群扩散理论第11页，共16页，2023年，2月20日，星期一1有反射层反应堆反射层的作用⑴减少芯部中子泄漏，使临界尺寸减小，可以节省一部分燃料。⑵可以提高堆得平均输出功率，这时由于包有反射层的反应堆，其芯部的中子通量密度分布比裸堆得中子通量密度分布更加平坦的缘故。反射层材料⑴散射截面大。⑵吸收截面要小。⑶具有良好的慢化能力。第12页，共16页，2023年，2月20日，星期一常用材料：H2O，D2O，石墨和Be反射层节省：在芯部包有反射层后，芯部临界尺寸的减少量，式中：R临界半径第13页，共16页，2023年，2月20日，星期一2中子通量密度分布不均匀系数和功率分布展平的概念中子通量密度空间分布的不均匀性将直接影响反应堆运行的经济性和安全性。分布：裸堆的中子通量密度分布是极不均匀的，这主要是由于裸堆中子泄露大造成的。目前实际核电站反应堆中，热中子通量密度分布不均匀系数要远小于裸堆的数值，一般在1.4左右。为提高反应堆总的功率输出，就要采取一些措施使得堆内功率分布变得平坦一些，这通常称为功率分布展平。第14页，共16页，2023年，2月20日，星期一展平功率分布的措施主要有：⑴芯部分区布置⑵可燃毒物的合理布置⑶采用化学补偿及部分长度控制棒控制以展平轴向通量分布⑷反射层的应