《核反应堆物理分析》名词解释及重要概念

第一章一核反响堆的核物理根底

直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里放射出来，而中子却留在

了靶核内的核反响。

中子的散射：散射是使中于慢化（即使中子的动能减小）的主要核反响过程。

非弹性散射：中子首先被靶核吸取而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并放射

V射线而返回基态。

弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。

微观截面：一个中子和一个靶核发生反响的几率。

宏观截面：一个中子和单位体积靶核发生反响的几率。

平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核旌续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均

自由程。

核反响率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数（统计平均值）。

中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内全部中子在单位时

间内穿行距离的总和。

多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上

升而增加，同时峰值也渐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。

瞬发中子和缓发中子：裂变中，99%以上的中子是在裂变的瞬间（约10.14S）放射出来的，把

这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1%的中子是在裂变碎片衰变过程中放射出来

的，把这些中子叫缓发中子。

其次章一中子慢化和慢化能谱

慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。

集中时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。

平均寿命：在反响堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至

最终被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。

慢化密度：在r处每秒每单位体积内慢化到能量E以下的中子数。

分界能或缝合能：通常把某个分界能量£以下的中子称为热中子，田;为分界能或缝合能。

第三章:中子集中理论

中子角密度：在r处单位体枳内和能量为E的单位能量间隔内，运动方向为的单位立体

角内的中子数目。

慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸取为止在介质中运动所穿行的直线距离。

徙动长度：快中子从源点产生到变为热中子而被吸取时所穿行的直线距离为「。

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第四章一均匀反响堆的临界理论

反射层的作用：

1.削减芯部中子泄漏，从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层时的小，节约一局

部燃料；

2.提高反响堆的平均输出功率。

反射层材料选取：

1.散射截面大

2.吸取截面小

3.良好的慢化力量

功率分布展平：

1.芯局部区布置；

2.可燃毒物的合理布置.；

3.承受化学补偿剂及局部长度把握棒以展平轴向通量分布。

第六章一栅格的非均匀效应与均匀化群常数的计算

空间自屏效应：热中子进入燃料块后，首先为块外层的燃料核所吸取，造成燃料块内部的热中

子通量密度比外层的要低.，结果使燃科块里层的燃料核未能充分有效地吸取热中子，就是说，

块外层燃料核对里层燃料核起了屏蔽作用，通常把这种现象叫做空间自屏效应。

最正确栅格:在给定燃料富集度和慢化剂材料的状况下，存在着使栅格无限增值系数到达最

人值或临界体积为微小的栅格几何参数，这样的栅格叫最正确栅格。

第七章一反响性随时间的变化

慢饱和裂变产物（SSFP）：吸取截面相对较大，浓度随运行时间的增加而缓慢的趋于饱和的：

非饱和裂变产物（NSFP）：截面很小，达不到饱和。

裂变产物中毒：由于裂变产物的存在，吸取中子而引起的反响性变化。

堆芯寿期：•个装料堆芯从开头运行到有效增值系数降到1时，反响堆满功率运行的时间。转

换比：反响堆中每消耗一个易裂变材料原子所产生的易裂变材料的原子数

停堆周期：全部无把握毒物都投入反响堆内时所具有的反响性。

第八章一温度效应与反响性把握

反响性系数：反响堆的反响性相对于反响堆的某个参数的变化率成为该参数的反响性系数。

反响性温度系数：单位温度变化引起的反响性变化。

燃料温度系数：由单位燃料温度变化所引起的反响性变化。

慢化剂温度系数：由单位慢化剂温度变化所引起的反响性变化。

空泡系数：在反响堆中，冷却剂的空泡份额变化白.分之•所引起的反响性变化。

功率反响性系数：单位功率变化所引起的反响性变化。

功率亏损：从零功率变化到满功率时反响性的变化。AP%IP

"D.JdP

剩余反响性；堆芯中没行任何把握毒物时的反响性。

把握毒物：把握毒物是指反响推中用于反响性把握的各种中子吸取体。

把握毒物价值：某一把握毒构投入避芯所引起的反响性变化量称为该把握毒物的反肢性或价

值。

停堆深度：当全部把握毒物都投入堆芯时，反响堆所到达的负反响性。

反响性把握的任务

1.实行各种切实有效的把握方式，在确保安全的前提下，把握反响堆的剩余反

应性，以满足反响堆长期运行的需要；

2.通过把握毒物适当的空间布置和最正确的提棒程序，使反响堆在整个堆芯寿

期内保持较乎坦的功率分布，使功率蜂因子尽可能地小：

3.在外界负荷变化时，能调整反响堆功率，使它能适应外界负荷变化；

4.在反响维消灭事故时.能快速安全地停堆，并保持适当的停堆深度。

反响堆把握分类

1.紧急把握：当反响堆需要紧急停堆时，反响堆的把握系统能快速引入一个大

的负反响性，快速停堆，并到达肯定的停堆深度。要求有极高的牢靠性。

2.功率调整：当外界负荷或堆芯温度发生变化时，引入一个适当的反响性，以

满足反响堆功率调整的需要。要求既简洁又机敏。

3.补偿把握：反响堆的初始剩余反响性比较大，因而在堆芯寿期初，在堆芯中

必需引入较多的把握毒物。但随着反响堆运行，剩余反响性不断减小°为了

保持反响堆临界，必需渐渐地从堆芯中移出把握毒物。

反响性把握方式

1.转变堆内中子吸取

2.转变中子慢化性能

3.转变燃料的含量

4.转变中子泄漏

目前反响堆承受的反响性把握方式：

把握棒把握：固体可燃毒物把握：化学补偿把握。

把握棒把握

把握棒把握反响性的快速变化：

1.燃料的多普勒效应；

2.慢化剂的温度效应和空泡效应；

3.变工况时，瞬态值效应；

4.硼冲稀效应；

5.热态停堆深度。

把握棒材料要求：

1.具有很大的中子吸取截面；

2.要求把握棒材料有较长的寿命；

3.要求把握棒材料具有抗辐照、抗腐蚀和良好的机械性能，价格廉价。

把握棒价值

把握棒积分价值：当把握棒从一初始参考位置插入到某一高度时，所引入的反响性。

把握棒积分价值：把握棒在堆芯不同高度处移动单位距离所引起的反响性变化。

把握棒之间的干预效应：当一根把握棒插入堆芯后将引起堆芯中中子通量密度分布的畸变，

势必会影响其它把握棒的价值，这种现象称之为把握棒间的相互干预效应。

可燃毒物把握

可燃毒物材料的要求：

1.具有比较大的吸取截面；

2.要求由于消耗了可燃毒物而释放出开的反响性根本上要与堆芯中由于燃料

燃耗所削减的剩余反响性相等；

3.在吸取中子后，它的产物的吸取截面要尽可能地小；

4.在维芯寿期末，可燃毒物的剩余量应尽可能少；

5.要求可燃毒物及其构造材料应具有良好的机械性能。

非均匀布置：非均匀布置的主要特点是在可燃毒物中形成了强的自屏效应，使可燃毒物的有效

吸取截面减小。

化学补偿把握

在一回路冷却剂中参加可溶性化学毒物，以代替补偿滓的作用，因此称为化学补偿把握，简称

化控。

对化学毒物的要求：

1.能溶解于冷却刑中，化学性质和物理性质稳定；

2.具有较大的吸取截面；

3.对堆芯构造部件无腐蚀性且不吸附在部件上。

化控主要用来补偿的反响性：

1.反响堆从冷态到热态（零功串）时，慢化剂温度效应所引起的反响性变化；

2.裂变同位素燃耗和长寿命裂变产物积存所引起的反响性变化；

3.平衡员和平衡锣所引起的反响性变化。

化控的优点：

1.化学补偿毒物在堆芯中分布比较均匀；

2.化控不但不引起堆芯功率分布的畸变，而且与燃料分区相协作，能降低功率

峰因子，提高平均功率密度；

3.化控中的硼浓度可以依据运行需要来调整，而固体可燃毒物是不行调整的；

化控不占栅格位置.不需要驱动机构，可以简化反响堆的构造，提高反响堆

的经济性。

化控的缺点：主要缺点是水中硼浓度的大小对慢化剂温度系数有显著的影响，当水中的硼浓度

超过某一值时，有可能使侵化剂温度系数消灭正值。

硼微分价值：堆芯冷却剂中单位硼浓度变化所引起的堆芯反响性的变化量。

临界硼浓度：随着反响堆的运行，堆芯中反响性渐渐地减小，所以必需不断的降低硼浓度，

使堆芯保持在临界状态。这时为硼浓度称为临界硼浓度。

第九章一核反响堆动力学

反响堆周期；反响堆内中子密度变化e倍所需要的时间，也称为反响堆时间常数。

倍周期（倍增周期，T）：堆内中子通量密度增长一倍所需的时间。

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1、在热中子反响堆中为什么要使用慢化剂？慢化剂的工作原理是什么？并举出几种常用

的慢化剂。

①反响堆内产生的中子能量相当高，其平均值约为2MeV：而微观裂变截面在热能区较大，

热中子反响堆内的裂变反响根本上都是发生在这一能区，所以在热中子反响堆中使用慢化

剂。

②在热中子反响堆中，慢化过程中弹性散射起主要作用，由于裂变中子经过与慢化剂和其

他材料核的几次碰撞，中子能量便很快降低到非弹性散射的阈能以下，这是中子的慢化

主要靠中子与慢化剂核的弹性散射进展。

③水、重水、石墨等。

2、缓发中子是如何产生的？在反响堆动力学分析计算中，份额缺乏1%的缓发中子与份额

超过99%的瞬发中子相比是否可以无视不计？为什么？

①缓发中子是在裂变碎片衰变过程中放射出来的，占裂变中子的不到1%

②缓发中子不行以无视不计

③缓发中子份额虽然很少，但它的放射时间较长，缓发效应大大增加了两代中子之间的平

均时间间隔，从而滞缓了中子密度的变化率。反响堆的把握实际上正是利用了缓发中子

的作用才得以实现的。

3、解释碘坑现象和强迫停堆时间。常用反响堆要求不能消灭强迫停堆现象，请问在设计上

应如何考虑。

①刚停堆时，135Xe不再吸取中子消逝，而一段时间内，1351衰变成135Xe的速率高

于135Xe的衰变速率，因此135Xe核密度随着时间增长，即毒性随时间上升：但在

9-10小时后，堆内1351浓度已明显降低，放的生成速率低于衰变速率，所以毒性随

时间降低，这种现象称为碘坑现象。

②在碘坑时间内，假设剩余反响性小于或等于0,则反响堆无法启动，这段时间称为

强迫停堆时间。

③常用反响堆要求不能消灭强迫停堆现象，在设计上应留有足够的后备反响性，依据

最大值中毒设计。

4、为什么沸水堆中把握棒是从底部插入堆芯的？

沸水堆中水密度在高度方向上变化格外猛烈，堆芯下部的水密度要远高于堆芯上部的水

密度，故堆芯的下部中子通量密度要比上部大，把握棒由下向上插入可以提高把握棒的

效率，同时还可以展平轴向功率。

5、如何保证压水堆慢化剂温度系数为负值？举例说明负温度系数对反响堆安全运行作用。

①为了保证慢化剂温度系数为负值，设计时要留意水铀比，保证处于欠慢化区：同时

要留意把握硼浓度不要超过最大值。

（2）例如，由于误操作或其他缘由，在运行过程中把握棒突然上提了•段，致使k突然

上升，这时中子通量密度将突然增加，温度也将突然匕升，假设反响堆具有负温度

系数，则随着温度上升，k值将变小，从而使中子通量密度下降，有自动降温以利

于安全的趋势。

6、反响堆堆芯燃料治理的主要任务是什么？

反响堆堆芯燃料治理的主要任务是在满足电力系统能量需求和在电厂设计标准和安全

的要求下，为电厂的运行循环做出其经济安全运行的全部决策。主要包括以下变量确实

定：燃料的富集度，批料数或•批换料量，循环长度，循环功率水平，燃料组件装我方

案，把握毒物的布置和把握方案。

7、简述热中子反响堆中子循环过程，并写出四因子公式。

①一代热裂变中子，由于238U的快裂变，中子数增加到£倍。这些快中子有一局部

泄露出堆外，留在堆内的中子在慢化过程中经过共振能区，又被吸取了•局部。热

中子也会有一局部泄露出堆外，留在堆内的热中子，一局部被燃料吸取，一局部被

构造材料•、慢化剂吸取。被燃料吸取的中子一局部发生辐射俘获反响，一局部发生

裂变反响，生成的裂变中子。

②四因子公式K8=£pfn,其中£为快中子增殖系数；p为逃脱共振吸取率；f为热中

子利用系数；n为热中子裂变因数。

8、为什么反响堆温度变化后，反响性会发生转变？

①燃料温度上升时由于多普勒效应，将使共振峰展宽，共振吸取中的“能量自屏现象”和

“空间自屏”效应都将减弱，从而使有效共振积分增加，逃脱共振吸取概率减小，有

效增殖因子下降。

（2）慢化剂温度上升时，慢化剂密度减小，慢化剂相对燃料的有害吸取将减小，使力.效

增殖因子增大，同时是慢化剂的慢化力量减小，因而共振吸取增加，有效增殖因子

下降。

9、分别说明内-外、外-内装粒方案的布置方式及其优缺点。

①内-外装料方案中，芯部自馁向外分为三区，料装在堆芯最内区，少过一个循环的燃

料组件布置在中间区，最外区布置烧过两个循环的燃料。优点：燃料燃耗比较均匀，

中子泄露损失小；缺点：寿期初功率峰因子大，限制功率输出。

（2）外-内装料方案中，燃料在最外区，烧过一个循环的布置在中间区，最内区布置烧过

两个循环的燃料。优点：展平堆芯中子通量密度分布，功率峰因子下降；缺点：