CHAPTER 1-3-核数据库-共振吸收.pdf

核数据库及共振吸收 核反应堆的两个基本要素：核燃料和中子 核燃料的富集度和布置决定了燃料循环的长度（两 次换料之间生产的总能量）以及控制特性 ；中子密度 和分布决定了反应堆的功率能力。 反应堆物理的主要任务：核设计 从理论上研究和计算核燃料的富集度和布置以及中 子密度和分布，并在此基础上计算工程、设计和运行 需要的所有参数。 核设计的主要手段：计算机软件和核数据库 使用核数据库用计算机软件求解中子输运方程及其 近似扩散方程进行核设计。目前已有成熟的计算机软 件，例如核星公司的ORIENT程序包，引进的西屋公 司APA程序包，法国的SCIENCE程序包。核数据库有 中国的CENDL-3，美国的ENDF-B7，欧洲的JEF-3 ， 等。 核数据库  进行反应堆的核计算时，首先需要知道具有各 种不同能量（10-5eV~10MeV ）的中子和各 种物质（燃料、慢化剂、结构材料、可燃毒物、 裂变产物等）相互作用的核反应及其相应的微 观截面和有关参数，统称为核数据。  微观截面、散射的角分布、裂变中子的能量分 布、每次裂变的二次中子平均数、共振参数、 裂变产物产额和截面等。 共振吸收 对A100 的重核，通常在低能区和中能区就 有共振现象。 对于轻核，要到比较高的能区才能出现共振 现象。 共振能 Er 峰值截面σ 0 能级宽度 共振现象及其物理解释 复合核的形成 γ 1 A A +1 * A +1 0 n Z X ( Z X ) ( Z X ) 辐射俘获（n，γ）反应 辐射俘获 当中子在质心系 的动能再加上中 子进入靶核后引 起的结合能的变 化正好与复合核 某一激发态的能 级相匹配的时候， 中子与原子核相 互作用的概率就 特别大。 共振弹性散射 重核共振吸收的重要性  目前一代的轻水反应堆都采用低富集铀核燃料， 燃料中绝大部分都是共振吸收剂- 铀238。铀238 吸收中子可以转换为易裂变材料钚239.  在热中子反应堆中，大部分中子在引起核裂变之 前，必须先慢化通过共振能区。  多普勒效应及核燃料的瞬发负反馈。 中子寿命中能量的变化 具有MeV能量 的裂变中子 与轻核的散射 共振吸收 热中子吸收或泄漏 核裂变 靶核的热运动及多普勒效应 Doppler效应  Doppler效应本是声学物理中的一个定律— — 由辐射源相对于观察者的运动，而引起 观察到辐射波长的改变。Doppler展宽则为 由分子、原子或原子核的热运动引起的谱 线的展宽。 238  现在借用到反应堆物理中来，即为 U原子 热运动产生的截面共振峰的展宽现象。 靶核热运动对截面有影响 除绝对零度外，原子核都处于热运动中，对 中子来说并不是一个静止的靶。 实际上，截面随中子和靶核的相对动能而变 化。 靶核的热运动在两种情况下对截面产生影响： （1）靶核的运动速度和中子速度相当；（2 ） 在很小的能量间隔内截面有显著变化。 中子-原子核相互作用示意图 Er：核反应能量，En：中子能量 Er = En 靶核是静止的