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第1章 核反应堆的核物理基础1

1.1 中子与原子核的相互作用1

1.1.1 中子1

1.1.2 中子与原子核相互作用的机理2

1.1.3 中子的散射4

1.1.4 中子的吸收5

1.1.5 核反应堆内中子与物质的作用7

1.2 中子截面和核反应率8

1.2.1 微观截面8

1.2.2 宏观截面、平均自由程9

1.2.3 核反应率、中子通量密度和平均截面12

1.2.4 截面随中子能量的变化14

1.2.5 核数据库17

1.3 共振吸收19

1.3.1 共振截面——单能级布赖特-维格纳公式20

1.3.2 多普勒效应21

1.4 核裂变过程23

1.4.1 裂变能量的释放，反应堆功率和中子通量密度的关系23

1.4.2 裂变产物与裂变中子的发射25

1.5 链式裂变反应28

1.5.1 自持链式裂变反应和临界条件28

1.5.2 热中子反应堆内的中子循环30

习题32

参考文献32

第2章 中子慢化和慢化能谱34

2.1 中子的弹性散射过程34

2.1.1 弹性散射时能量的变化35

2.1.2 散射后中子能量的分布37

2.1.3 平均对数能降38

2.1.4 平均散射角余弦39

2.1.5 慢化剂的选择40

2.1.6 弹性慢化时间40

2.2 无限均匀介质内中子的慢化能谱42

2.2.1 无限均匀介质内中子的慢化方程42

2.2.2 在含氢介质内的慢化43

2.2.3 在A＞1的无限介质内的慢化45

2.3 均匀介质中的共振吸收47

2.3.1 均匀介质有效共振积分及逃脱共振俘获概率47

2.3.2 计算有效共振积分的近似计算模型50

2.3.3 有效共振积分的计算52

2.4 热中子反应堆内能谱的近似分布与热中子的平均截面53

2.4.1 热中子反应堆内的近似能谱53

2.4.2 热中子的平均截面56

参考文献57

习题58

第3章 中子扩散理论60

3.1 单能中子扩散方程61

3.1.1 斐克定律62

3.1.2 单能中子扩散方程的建立65

3.1.3 扩散方程的边界条件66

3.1.4 斐克定律和扩散理论的适用范围68

3.2 非增殖介质内中子扩散方程的解69

3.3 扩散长度74

3.4 反照率76

3.5 与能量相关的中子扩散方程和分群扩散理论77

3.5.1 与能量相关的中子扩散方程77

3.5.2 分群扩散理论78

3.6 扩散-年龄近似79

3.6.1 扩散-年龄近似79

3.6.2 中子年龄81

习题83

参考文献83

第4章 均匀反应堆的临界理论87

4.1 均匀裸堆的单群理论87

4.1.1 均匀裸堆的单群扩散方程及其解88

4.1.2 热中子反应堆的临界条件90

4.1.3 各种几何形状裸堆的几何曲率和中子通量密度分布93

4.1.4 反应堆曲率和临界计算任务97

4.1.5 单群理论的修正98

4.2 有反射层反应堆的单群扩散理论99

4.2.1 反射层的作用99

4.2.2 一侧带有反射的反应堆100

4.2.3 反射层节省105

4.3 双群扩散理论107

4.3.1 双群方程108

4.3.2 双群方程的解109

4.3.3 双群临界方程及中子通量密度分布112

4.4 多群扩散方程的数值解法116

4.4.1 源迭代法116

4.4.2 二维扩散方程的数值解法118

参考文献123

习题123

第5章 栅格的非均匀效应与均匀化群常数的计算126

5.1 栅格的非均匀效应126

5.2.1 栅格的均匀化128

5.2 栅格的均匀化处理128

5.2.2 均匀化截面的计算129

5.3 栅元均匀化群常数的计算131

5.3.1 积分输运理论的基本方程132

5.3.2 中子飞行首次碰撞概率的计算134

5.3.3 等效栅元边界条件137

5.3.4 碰撞概率方程的解及少群常数的计算139

5.4 燃料组件内中子通量密度分布及少群常数的计算140

5.5 非均匀栅格的共振吸收142

5.5.1 非均匀栅元有有效共振积分的计算142

5.5.2 等价原理144

5.5.3 互屏(丹可夫)效应与无限栅格有效共振积分计算147

5.5.4 温度对共振吸收的影响148

5.5.5 共振区群常数的计算149

5.5.6 有效共振积分的半经验公式149

5.6 栅格几何参数的选择150

参考文献152

习题152

第6章 反应性随时间的变化154

6.1 核燃料中重同位素成分随时间的变化154

6.1.1 核燃料中得同位素的燃耗方程154

6.1.2 核燃料中得同位素燃耗方程的解157

6.2.1 135Xe中毒160

6.2 裂变产物中毒160

6.2.2 149Sm中毒169

6.2.3 其他裂变产物中毒171

6.3 反应性随时间的变化与燃耗深度172

6.3.1 反应性随时间的变化与堆芯寿期172

6.3.2 燃耗深度174

6.4 核燃料的转换与循环175

6.4.1 转换与增殖175

6.4.2 几种动力堆的燃料的循环179

参考文献182

习题182

第7章 温度效应与反应性控制184

7.1.1 反应性温度系数及其对核反应堆稳定性的影响185

7.1 反应性温度系数185

7.1.2 燃料温度系数186

7.1.3 慢化剂温度系数187

7.1.4 其他反应性系数188

7.1.5 温度系数的计算189

7.2 反应性控制的任务和方式189

7.2.1 反应性控制中所用的几个物理量189

7.2.2 反应性控制的任务190

7.2.3 反应性控制的方式191

7.3 控制棒控制191

7.3.1 控制棒的作用和一般考虑191

7.3.2 控制棒价值的计算193

7.3.4 控制棒间的干涉效应194

7.3.3 控制棒插入深度对控制棒价值的影响194

7.3.5 控制棒插入不同深度对堆芯功率分布的影响196

7.4 可燃毒物控制197

7.4.1 可燃毒物的作用197

7.4.2 可燃毒物的布置及其对反应性的影响198

7.4.3 可燃毒物的计算201

7.5 化学补偿控制202

参考文献203

习题204

第8章 核反应堆动力学205

8.1 不考虑缓发中子的核反应堆动力学205

8.2 考虑缓发中子的点堆动力学207

8.3 阶跃扰动时点堆模型动态方程的解210

8.4 反应堆周期213

8.5 点堆动力学方程的近似解法217

8.5.1 单组缓发中子217

8.5.2 常数缓发中源近似220

8.5.3 瞬跳近似221

8.6 点堆动力学方程的数值解法222

参考文献226

习题226

第9章 核燃料管理227

9.1 引言227

9.1.1 核燃料管理中的基本物理量227

9.1.2 核燃料管理的主要任务228

9.2 多循环燃料管理230

9.2.1 平衡循环230

9.2.2 初始循环与过渡循环238

9.2.3 多循环燃料管理计算239

9.2.4 多循环燃料管理优化241

9.3 单循环燃料管理242

9.3.1 堆芯换料方案242

9.3.2 堆芯燃料管理计算246

9.4 堆芯换料设计的优化248

9.4.1 堆芯换料设计优化模型248

9.4.2 堆芯换料设计优化方法249

参考文献252

10.1 共轭算子和反应堆共轭方程255

10.1.1 共轭算子255

第10章 微扰理论255

10.1.2 反应堆共轭方程256

10.2 中子价值259

10.2.1 中子价值259

10.2.2 反应堆共轭方程的物理解释261

10.3 微扰理论及其应用264

10.3.1 扰动方程264

10.3.2 微扰理论应用举例266

参考文献268

附录1 国际单位制(SI)269

附录269

附录2 基本常数271

附录3 元素与一些分子的截面和核参数272

附录4 Ψ(ξ,x)与x(ξ,x)的表277

附录5 非1/υ因子278

附录6 δ函数279

附录7 指数积分函数279

附录8 En(x)函数280

附录9 误差函数erf(x)280

附录10 贝塞尔函数281

附录11 Bickley函数283

索引285