中子注量率与核反应率密度

     核反应率密度是单位时间内在单位体积中发生的核反应的次数。核反应率密度一-般用R表示。为了导出R的表达式,定义另一个重要的物理量:中子注量率中(有的教科书又称中子通量密度或中子通量)Ф=nV其中子,单中的中子数目,V是中子飞行的速度。由此可见,中子注量率是单位体积中所有中子在单位时间内飞行的总路程。利用中子注量率和宏观截面,就可以计算核反应率密度:R =∑ Ф该式是非常有用的。例如已经知道了堆芯中核燃料的浓度和分布,就可以算出堆芯的宏观裂变截面∑;如果还知道了堆芯的中子注量率,就可计算出每秒钟在每立方厘米堆芯体积内发生多少次裂变反应,进而可以算出堆芯的发热强度等。总之,这个公式使我们可以从宏观上了解核反应的强度。

      截面随中子能量变化的规律

      核截面的数值决定于入射中子的能量和靶核的性质。对许多核素,考察其反应截面随入射中子能量E变化的特性,可以发现大体上存在三个区域。首先是低能区(一般指E<1eV),在该能区吸收截面随中子能量的减小而逐渐增大,大致与中子的速度成反比,故这个区域亦称为吸收截面的/V区。接着是中能区(leV<E<10eV),在此能区内许多重元素核的截面出现了许多峰值,这些峰一般称为共振峰。在 E>10eV以后的区域,称为快中子区,那里的截面一般都很小,通常小于 10靶,而且截面随能量的变化也趋于平滑。

      铀-235、钚-239和铀-233等易裂变核的裂变截面o随中子能量的变化呈现相同的规律。在低能区其裂变截面随中子能量减小而增加,且o;值很大。例如当中子能量 E=0.025 3 eV 时,铀-235的σ~583靶,钚-239的o=744靶。因此在热中子反应堆内的核裂变反应基本上都是发生在低能区。对中能区的中子,铀-235 核的裂变截面出现共振峰,共振能量延伸至千电子伏。在千电子伏至几兆电子伏的能区内,裂变截面降低到只有几靶。铀-235核在上述三个能区的裂变截面曲线见图1-2,图上也显示了铀-235在中能区上的一系列峰值。



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