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第1章 绪论1

1.1 核能1

1.1.1 利用核能的优点2

1.1.2 快中子增殖堆在核能中的地位3

1.1.3 我国核电的发展与展望4

1.2 反应堆6

1.2.1 按反应堆的用途分类6

1.2.2 按冷却剂类型分类6

1.2.3 按引起裂变的中子能量分类9

1.3 快中子反应堆的增殖9

1.3.1 转换链9

1.3.2 转换比和增殖比10

1.3.3 倍增时间（RDT）11

1.3.4 堆芯和转换区的布置12

1.3.5 CEFR反应堆基本特征12

1.4 快中子反应堆的发展概况12

1.4.1 美国12

1.4.2 俄罗斯13

1.4.3 法国13

1.4.4 英国14

1.4.5 德国14

1.4.6 日本14

1.4.7 意大利、比利时、荷兰和印度15

1.4.8 中国快堆发展概况15

第2章 原子核物理基础和中子物理学16

2.1 物质的组成16

2.1.1 原子核的组成16

2.1.2 同位素17

2.2 核衰变18

2.2.1 核力18

2.2.2 衰变类型19

2.2.3 衰变规律20

2.3 质量和能量的关系22

2.3.1 质量亏损22

2.3.2 质能定律23

2.3.3 比结合能曲线23

2.3.4 原子核的稳定性与核能23

2.4 中子与物质的相互作用24

2.4.1 概述24

2.4.2 中子与物质核的相互作用机理26

2.4.3 中子反应截面27

2.5 核裂变反应30

2.5.1 核裂变机理30

2.5.2 裂变截面32

2.5.3 裂变产物32

2.5.4 裂变中子34

2.5.5 反应堆的热功率36

2.5.6 衰变热38

第3章 反应堆稳态物理40

3.1 中子链式反应40

3.2 中子扩散理论41

3.2.1 概述41

3.2.2 斐克定律42

3.2.3 中子的泄漏43

3.2.4 中子扩散方程及其边界条件44

3.2.5 点源产生的单速中子扩散45

3.2.6 中子扩散系数和中子扩散长度47

3.3 均匀裸堆的临界计算48

3.3.1 单群扩散方程48

3.3.2 平板裸堆49

3.3.3 有限高圆柱形均匀裸堆50

3.3.4 临界条件53

3.3.5 中子通量密度分布不均匀系数56

3.3.6 中子通量密度分布的展平57

3.4 有反射层的均匀堆58

3.4.1 反射层作用58

3.4.2 反射层节省59

3.4.3 反射层对中子通量密度分布的影响59

3.5 双群扩散方程和双群临界方程60

3.6 快中子反应堆的物理计算特点62

3.6.1 数据库62

3.6.2 反应堆的多群计算63

3.6.3 多群中子扩散方程64

3.6.4 群常数65

3.6.5 扩散方程的解法65

3.6.6 CEFR反应堆稳态物理特性66

3.7 输运理论68

3.7.1 输运方程68

3.7.2 输运方程的求解68

第4章 反应堆动力学70

4.1 中子动力学基础70

4.1.1 不计缓发中子时的中子动力学70

4.1.2 缓发中子效应72

4.1.3 反应性的定义和单位73

4.1.4 反应堆周期74

4.2 点堆动力学76

4.2.1 基本方程76

4.2.2 方程的讨论77

4.3 小反应性阶跃变化时点堆动力学特征78

4.3.1 有外源时的稳定态78

4.3.2 小反应性阶跃变化时的中子密度响应（多组缓发中子）81

4.3.3 倒时方程84

4.3.4 瞬发临界84

4.4 动力学方程的近似解法85

4.4.1 单组缓发中子模型85

4.4.2 常源近似89

4.4.3 瞬跳近似90

4.5 反应性反馈91

4.6 CEFR反应堆中子动力学特点91

第5章 反应性的变化和控制94

5.1 反应性温度效应94

5.1.1 反应性温度系数及其对反应堆稳定性的影响94

5.1.2 堆芯几何尺寸变化引起的反应性变化96

5.1.3 钠密度变化引起的反应性效应98

5.1.4 Doppler效应99

5.2 反应性功率效应101

5.2.1 钠密度变化引起的反应性效应101

5.2.2 钠体积份额变化101

5.2.3 组件的膨胀引起的反应性效应102

5.2.4 燃料组件弯曲引起的反应性效应102

5.2.5 Doppler效应103

5.3 失钠反应性104

5.4 燃料的燃耗效应104

5.4.1 物理过程104

5.4.2 燃耗深度105

5.4.3 反应性随燃耗深度的变化107

5.4.4 转换比108

5.4.5 裂变产物的中毒108

5.5 反应性控制108

5.5.1 反应性控制任务108

5.5.2 反应性控制中所用的几个物理量109

5.5.3 反应性控制原理109

5.5.4 控制棒控制特点110

5.5.5 控制棒材料110

5.5.6 控制棒价值111

5.6 中国实验快堆（CEFR）控制棒价值及其安全评估113

5.6.1 控制棒布置113

5.6.2 控制棒价值114

5.6.3 反应性平衡115

5.6.4 符合安全要求116

第6章 堆内核燃料管理117

6.1 核燃料循环概述117

6.2 堆芯燃料管理119

6.2.1 概述119

6.2.2 换料方式概述119

6.2.3 停堆装料换料布置方式概述120

6.3 CEFR反应堆装换料方案123

6.3.1 平衡态装换料123

6.3.2 堆芯向平衡态过渡125

6.4 堆芯装换料的最佳化研究129

第7章 快中子反应堆物理启动131

7.1 目的和任务131

7.2 法规要求132

7.3 临界试验132

7.3.1 原理与方法132

7.3.2 临界点的选取134

7.4 装料前的准备135

7.5 装料的方法和原则135

7.6 分批装料和外推136

7.6.1 装料方案136

7.6.2 计数率倒数及外推临界装载138

7.6.3 堆芯装载与反应性的关系138

7.7 堆芯装料的控制139

7.8 装料过程中的监测139

7.9 临界试验中的安全要求139

附录141

附录A 物理常数141

附录B 换算因子141

附录C 能群结构142

附录D 一些有用的数学公式143

附录E 贝塞尔函数144

参考文献147