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核反应堆物理基础 核反应堆物理Nuclear Reactor Physics 目前的核反应堆主要是裂变反应堆； 核反应堆物理就是链式裂变反应系统的物理学。 裂变反应堆可以用于： 核电厂 核供热站 核能海水淡化 舰船核动力 空间核动力（卫星，宇宙飞船） 科学研究 　　　。。。 中国的裂变核反应堆介绍 核电厂反应堆： 秦山，大亚湾/岭澳, 田湾 实验反应堆： 原子能院：轻水游泳池堆，重水堆，微型堆，新堆，快堆 一院：高通量工程试验堆，潜艇（陆上）模式堆，脉冲堆 九院： 　老堆，　新堆 21所： 　脉冲堆 （深圳，山东。。。）微堆 生产堆： 404厂，　821厂 (皆已关闭，正在退役) 军用核潜艇动力堆 清华大学的核反应堆 游泳池式屏蔽实验反应堆 5兆瓦低温供热堆 10兆瓦高温气冷堆 （cuicui） 裂变反应堆原理 物理原理－核反应堆物理 传热原理－核反应堆热工水力学 控制原理－核反应堆控制 结构原理－核反应堆结构力学 安全原理－核反应堆安全 。。。 其中最核心、最有特色的是反应堆的物理原理，核反应堆物理是其下各门课程的基础。 核反应堆物理 核反应堆物理揭示核反应堆的特有的性质 不管大堆、小堆，简单堆、复杂堆，各种类型的堆，其物理原理都是一样的。 下面几页英文资料，是对反应堆物理的性质、地位、内容及意义的简述。请认真阅读之。 课程内容 中子与物质的相互作用及其定量描述　 中子的慢化、扩散和反应堆临界理论　　　　　　　　　　 反应堆动力学 裂变产物中毒，燃耗与核燃料循环 反应性效应与反应性控制 预备知识 　 　 原子核由质子和中子两种核子组成（氢核无中子）。 质子质量 1.0072765 u 中子质量 1.0086649 u 1 u =1.66054 E-27kg 中子 中子是组成这个物质世界的基本粒子之一，除了氢核之外，其他元素的原子核里面都有中子。 自由中子是不稳定的，会自发地转变为一个质子、一个电子和一个反中微子。自由中子的半衰期约为　10.6分。 中子的波长 微观粒子具有波－粒二象性，中子也不例外。中子的行为有时表现出粒子性，有时又表现为波。 核素，同位素 一般把具有相同质子数Ｚ、中子数Ｎ的一类原子（或原子核）称为一种核素。 具有相同质子数，不同中子数的核素称为同位素。 例如，天然氧中含有氧-16, 氧-17, 氧-18三种不同的核素。它们的原子核中都含有８个质子，因而是同位素。 质量亏损 自由质子和自由中子结合成原子核时，要发生质量亏损。也就是说，原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和。 例: 　Al－27 的原子核含有13个质子和14个中子，其质量为26.9744 amu 而 13个质子和14个中子的质量为 27.2159 amu 　亏损的质量为　0.2415 amu 结合能 亏损的质量转化为能量释放出来，这一部分能量称为结合能。 据爱因斯坦质能关系公式， 1 ｕ 相当于931.5Mev, 上例中的结合能是0.2415*931.5=224.9Mev 平均结合能 平均到原子核中每个核子的结合能称为平均结合能（也称为比结合能）。 上例中的平均结合能是8.33Mev 平均结合能越大，原子核结合得越牢固。 裂变和聚变 从上图中可以看到，轻核的平均结合能较小，重核的平均结合能也较小，中等质量核的平均结合能较大。因此： 　　两个轻核聚合为一个核时，可以放出能量（核聚变反应堆原理） 　　一个重核分裂为两个中等质量核时，可以放出能量（核裂变反应堆原理） 。 核力与结合能 众所周知，任何两个互相吸引的物体，当它们的相对位置靠近时，总要放出能量。 核子在强大的核力吸引下聚合为原子核时放出的能量就是结合能。 思考题 把自由中子和质子结合成原子核时，会放出能量（结合能），反过来，欲将原子核打碎，要供给能量。 为什么用能量很低的中子就可以把铀235核打碎，而且还能放出很多能量？ 原子核的能态（能级） 在学习大学物理时，我们就知道，核外的电子可以处于不同的能量状态（能级/轨道）,受到激发的电子可以从低能级跃迁到高能级，电子也可以从高能级跳回低能级，同时释放能量。 原子核也可以处于不同的能量状态。能量最小的状态称为基态，能量较大的状态称为激发态。 激发态一般是不稳定的（寿命很短）。 放射性核素的衰变规律 单位时间内发生衰变的放射性核的数目与该时刻存有的该种放射性核的数