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第5节 核裂变与链式反应 一、裂变能的释放 （1）可利用能，约200MeV（除中微子能量之外）。 （2） 裂变总能量中，80%为裂变碎片的动能，90%在堆内，约5%在反射层、屏蔽层内。 （3）可利用能量，97%在燃料内，不到1%在屏蔽层内，其余在冷却剂和结构材料中。 二、裂变产物与裂变中子 235U裂变碎片的质量—产额曲线 裂变中子 fission neutron 瞬发中子(prompt neutrons) ＜10-14 s 缓发中子（delayed neutrons） ＜n×10 s 三、链式反应 核反应堆物理基础 教师：刘晓辉 成都理工大学核技术与自动化工程学院 第一章 反应堆的核物理基础 第1节 基本概念 1. 反应堆（reactor , nuclear reactor） 能以可控方式实现自持（续）式链式核反应的装置。 2. 反应堆物理（reactor physics） 研究反应堆内中子行为的科学。 目的——研究、设计反应堆使得裂变反应所产生的中子与俘获反应及泄漏所损失的中子相平衡。 3. 核反应(nuclear reaction) 粒子(包括原子核)与原子核碰撞导致原子核的质量、电荷或能量状态改变的现象的统称。 核反应过程中，核子数、电荷、动量与角动量、能量均守恒。 4. 核衰变(nuclear decay) A B+ 主要参数：半衰期、放射性活度、射线种类、 射线能量等 αβγ 5. （1）核裂变(nuclear fission) 一个重原子核分裂成两个（在少数情况下，可分裂成3个或多个）中等质量原子核（碎片）同时放出能量的现象。 核裂变通常伴随着发射中子及γ射线，在少数情况下也发射轻带电粒子（β射线）。 诱发裂变 自发裂变 （2）原子核的结合能（binding energy) 核子间存在着强大的核力，核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量。 原子核的结合能平均分配给核内的每个核子，称为核子的平均结合能。 （3）核裂变过程——质量亏损放出结合能 23592U+ 10n 14156Ba+ 9236Kr+3 10n （4）易裂变核素（fissile nuclide) 与各种能量的中子作用均能发生裂变的核素。 233U、 235U、 239Pu、 241Pu 可裂变核素（fissionable nuclide) 只能与能量高于某一阈值的中子作用才发生裂变的核素。 238U、 232Th、 240Pu 可转换核素（fertile nuclide) 俘获中子后能直接或间接地转变为易裂变核素的核素。 238U、 232Th、 240Pu 6. 链式反应 (chain reaction) 当一个中子引起一个裂变核素原子核裂变后，裂变中放出的中子继续能引起其它裂变核素原子核裂变，并且能不断继续下去。 自（持）续链式反应 可控 不可控 7. （1）核聚变 (nuclear fusion) 两个轻核结合成质量较大的核，释放出核能的现象。 （2）核聚变的控制 等离子体 高温 激光聚变 第2节 中子与原子核的相互作用 一、原子核组成 =1.007u =1.0087u 质子——稳定、带一个正电荷； 中子——自由中子不稳定（T1/2=10.3m），不带电，具有波粒二重性。 中子按能量分类： 二、中子与原子核的相互作用 1. 弹性散射(elastic scattering) （n, n） 2. 非弹性散射(inelastic scattering) （n, n′） 3. 辐射俘获(irradiation(radiative) capture) （n, γ） 4. 放出带电粒子的反应(charged-particle reaction) （n, p） （n, α） 5. 裂变反应(nuclear fission) （n, f） 6. 放出几个中子的反应(multi-neutron reaction) （n, 2n） （n, 3n） 第3节 中子截面和核反应率 一、中子