反应堆核物理基础 .pptVIP

第二章 反应堆的核物理基础（3.5 学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 3 原子核质量 电子质量：9.109×10-31kg (与中子或质子质量比较，可以忽略) 中子质量：1.6749×10-27kg＝1.008665原子质量单位（u） 质子质量：1.007276 u 中子半衰期：12分钟中子在堆内寿命（10-7～10-3s） 电子“轨道”的壳层模型 K→L→M→N→… 每个壳层最多可容纳2n2个 低能级的电子被激发到较高能级上，特征X射线的形式释放一个光子（photon） 电子被电离到原子的壳层之外，电离过程（辐射防护） 5 核素和同位素 核素（nuclide）： 中子和质子数固定、能态固定，与核特性相关 同位素（isotopes） 质子数固定（原子序数相同），但质量数可不同，化学性质同 同位素丰度/富集度 差别：天然丰度，无天然富集度；丰度指原子数百分比，富集度指质量百分比； 同质异能素（isomers）： 178mHf，60mCo 与一般的激发态在本质上无区别，半衰期较长 核素：差别的层次一直详细到同质异能素！ 微观粒子的波粒两重性 中子： 波动性：中子是具有波长的，中子能量越低，波长越长，逐渐就会体现出一些光学特性，如衍射等；0.005 meV＝0.4 nm。 粒子性：0.01 MeV对应的波长为4.5×10-11 m，和原子的直径相当，但比起平均自由程或宏观尺寸小很多，因此，除能量非常低的中子，在讨论中子的运动时，可看成一个粒子是可以的。 第二章 反应堆的核物理基础（3学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 第二节 原子核的衰变 第二章 反应堆的核物理基础（3学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 结合能与原子核的稳定性 结合能与原子核的稳定性 以核素 为例 结合能为： 比结合能为 比结合能的意义是：由单个核子（中子和质子）结合成该原子核时释放能量。 第二章 反应堆的核物理基础（3学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 第四节 中子与原子核的相互作用 定义、原则和特性 定义：一个中子与一个核或两个核（核子）之间发生相互作用，使原子核的质量、电荷或能量状态发生改变的过程； 遵循的原则：核子数守恒，电荷数守恒，动量守恒，能量守恒（动能和质量能） 中子的特性：不带电荷，与原子核相互作用不存在库伦垒力，可与核直接作用 中子与核发生相互作用过程： 势散射 直接相互作用 复合核的形成， 中子与核相互作用最终结果分两大类： 散射：弹性散射和非弹性散射 吸收：包括 等 核反应的表达形式 主要反应类型 弹性散射：靶核内能不变即基态，经典力学适用（动量和动能都守恒），热中子反应堆内起主要作用，（n，n） 非弹性散射：靶核内能发生变化（动量守恒，动能不守恒），处在激发态上，并返回基态，放出射线，阈能特点，（n，n’） 辐射俘获（包括共振吸收）：复合核退激过程 238U＋n→239U→→239Pu；232Th ＋n → 233Th →→233U； （n，γ） 放出带电粒子的反应： 10B ＋n →7Li＋4He；16O ＋n →16N+1H； （n，α），（n，p） 放出n个中子的反应：（n，2n）， （n，3n） 裂变反应： 235U+n→236U*→A1X+A2X+vn；（n，f） 第二章 反应堆的核物理基础（3学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 宏观与微观世界的联系纽带 2.1 微观截面 物理意义： 为平行中子束与靶核发生作用的中子份额； 为对应单位入射面积上的靶核数； 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 单位通常为barn（靶），10-28m2 下角标的定义：s，e，in，r，f，a，t（相加特性）； 第二章 反应堆的核物理基础（3学时） 原子核的基本性质 原子核的衰变 结合能与原子核的稳定性 中子与原子核的相互作用 核截面和核反应率 核反应的共振现象 核裂变反应 第六节 共振吸收 共振类型：俘获共振、散射共振、裂变共振 特点：重核在低能区和中能区就存在；前段可分辨，后段逐渐难分辨 共振峰的典型