第2章中子物理基础.pptVIP

2.3中子与原子核的相互作用(2)弹性散射弹性散射分共振弹性散射和势散射＋n→→＋n＋n→＋n弹性散射前后中子-靶核系统的动量和动能守恒在热中子反应堆中，对中子从高能慢化到低能的过程起主要作用的是弹性散射第29页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用2.中子的吸收中子的吸收导致中子的消失，它对反应堆内中子平衡起着重要的作用。中子吸收反应包括有(n,γ)，(n,α)，(n,p)和(n,f)反应等(1)辐射俘获(n,γ)辐射俘获是最常见的吸收反应，一般反应式为＋n→→＋γ第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用一般低能中子与中等质量核、重核作用时，易发生辐射俘获反应例如：第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用(2)(n,p)、(n,α)反应(n,p)反应的一般反应式为例如：16N的半衰期只有7.13s，它每次衰变放出三种高能γ射线：7.12MeV(5%)，6.13MeV(69%)，2.75MeV(1%)第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用(n,α)反应的一般反应式为例如，热中子与10B发生(n,α)反应为在低能区，这个反应的截面很大，所以10B被广泛地用作热中子反应堆的反应性控制材料第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用(3)核裂变裂变同位素分易裂变同位素和可裂变同位素易裂变同位素：233U，235U，239Pu，241Pu可裂变同位素：232Th，238U，240Pu235U的裂变反应的一般式为：235U吸收中子后并不都发生核裂变：第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.3中子与原子核的相互作用3.反应堆内中子与物质的作用第35页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率II靶厚△x1.微观截面靶核密度为N假设σ为比例常数，称为微观截面第36页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率ΔI/I：平行中子束中与靶核发生相互作用的中子所占的份额NΔx:单位面积上的靶核数σ：表示平均一个入射中子与一个靶核发生相互作用的概率大小的一种量度，它与靶核的性质与中子能量的大小有关σ的单位为m2，实际应用中通常使用b做单位1b=10-28m2第37页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率根据核反应截面的定义可得：s,e,in,γ,f,a和t分别表示中子与原子核相互作用的散射、非弹性散射、辐射俘获、裂变、吸收和总的反应截面第38页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率2.宏观截面、平均自由程x=0xx+ΔxxI0I(x)(1)宏观截面中子束强度随靶厚度的变化第39页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率Σ称为宏观截面，它表示一个中子与单位体积内所有原子核发生核反应的概率大小宏观截面也表征一个中子在介质中穿行单位距离与核发生相互作用的概率大小。它的单位是m-1第40页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率对于单元素材料对于均匀混合物或化合物材料第41页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率例题已知对能量为0.0253eV的中子，氢核和氧核的微观吸收截面分别为0.332b和2.7×10-4b，计算水的宏观吸收截面解第42页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率例2已知UO2的密度为10.42×103kg/m3，235U的富集度为3%（指235U在同位素U中的重量百分比），对0.0253eV的中子，235U的微观吸收截面为680.9b，238U为2.7b，O为2.7×10-4b，试求UO2的宏观吸收截面设c表示同位素U中235U与（235U+238U）的核子数比解第43页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.4中子截面和核反应率第44页，共62页，星期日，2025年，2月5日第1页，共62页，星期日，2025年，2月5日2.1中子的基本性质中子存在于除氢以外