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第第页第二章：中子慢化与慢化能谱第二章：中子慢化与慢化能谱

0引言

反应堆内裂变中子具有相当高的能量，其平均值约为2Mev。快中子反应堆

尽量避开低质量数的材料，以免导致中子能量降低。

热中子反应堆

慢化过程是一个特别重要的物理过程〔散射〕。

慢化(moderation)：在无明显俘获的状况下，由散射引起中子能量降低的过程。几个基本假设：123与中子相比，慢化剂核静止；核不被束缚在固体、液体或气体分子中；中子与核每次碰撞都导致能量的降低。

n

neutron

M

nucleus

慢化能谱谱：

稳态时，中子通量密度按能量有稳定的分布。

忽视中子慢化通量密度和空间的依靠关系以及中子泄露的影响。

空间与能量分别，对空间作简化，无限介质〔最简约的状况，不考虑空间变量〕。

§2.1

中子的弹性散射过程

2.1.1弹性散射时能量的改变

运动的中子与静止的核碰撞。

碰撞前、后，其动量和动能守恒，并可用经典力学的方法来处理。

试验室坐标系〔L系〕

两个参照系质心(C系)

A

质心速度

B

中子碰前速度：

vcv1VCM

VcVCM

AA1v1

靶核碰前速度：

1A1v1

中子与核的总动量

P

c

mvcMVc

mMmM0vv11mMmM

用上角标’表示碰撞后的量，那么依据碰撞前后的动量守恒和动能守恒，有

mvcMVc0

1111,2,222mvcMVcmvcMVc2222

,

,

vc

Av1A1

1Vcv1A1

vcvc

VcVc

在C系内，碰撞后，中子和靶核的速度在数值上不变，仅转变了运动方向。碰撞后，散射中子沿着与它原来运动方向成角度的方向飞去。θc角叫做C系内的散射角。

Vcm

我们感爱好的是在L系内碰撞前后中子能量的改变。因而需要把C系中得到的结果变换到L系中来。

v1VCMvc2vcVCMcosc

2

2

2

V

c

CM

1A1v1

(2.1)

L系内碰撞后与碰撞前中子能量之比

v

Av1A1

(2.8)

Ev12A22Acosc12Ev1(A1)2

2.10

散射角余弦

Vcm

v1cos1VCMvccosc

或

VCMvccosc1Acoscv1cos1A1vv11Acosc12.112A2Acosc1

1EEcos1(A1)(A1)2EE

2.10代入2.11

A1A1

2

E'1(1)(1)coscE2

'E1争论：(1)(1)coscE2

A1A1

2

应选轻核作慢化剂

2.1.2散射后中子能量的分布〔2-13〕

依据碰撞后中子散射

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