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第1章 反应堆的核物理基础1

1.1 物质的组成1

1.1.1 原子核的组成1

1.1.2 同位素2

1.2 原子核的衰变3

1.2.1 核力3

1.2.2 衰变类型4

1.2.3 衰变规律5

1.3 结合能与原子核的稳定性8

1.3.1 质量亏损8

1.3.2 结合能和比结合能9

1.3.3 原子核的稳定性与核能11

1.4 中子与原子核的相互作用12

1.4.1 中子12

1.4.2 中子—核反应13

1.4.3 中子与原子核的作用机制13

1.4.4 中子散射15

1.4.5 中子吸收16

1.5 核截面和核反应率18

1.5.1 微观截面18

1.5.2 宏观截面与平均自由程19

1.5.3 中子通量密度、核反应率和平均截面22

1.5.4 截面随中子能量的变化24

1.5.5 核数据库27

1.6 核反应的共振现象28

1.6.1 共振截面28

1.6.2 多普勒效应29

1.7 核裂变反应30

1.7.1 核裂变机理30

1.7.2 裂变截面31

1.7.3 裂变产物33

1.7.4 裂变中子35

1.7.5 裂变能量的释放、反应堆功率与中子通量密度的关系38

1.7.6 衰变热40

复习题43

第2章 中子慢化和扩散44

2.1 链式裂变反应44

2.1.1 热中子反应堆内的中子循环44

2.1.2 自持链式裂变反应的临界条件47

2.2 中子的慢化48

2.2.1 弹性碰撞理论49

2.2.2 平均对数能降53

2.2.3 无限均匀介质内中子慢化能谱54

2.2.4 连续慢化年龄近似56

2.2.5 中子年龄和慢化长度的统计意义57

2.2.6 慢化剂的性质60

2.3 中子的扩散60

2.3.1 概述60

2.3.2 斐克定律61

2.3.3 中子的泄漏63

2.3.4 中子扩散方程64

2.3.5 扩散方程的边界条件65

2.3.6 扩散方程的简单输运修正66

2.3.7 点源产生的单速中子扩散66

2.3.8 扩散长度、徙动面积和徙动长度68

复习题70

第3章 核反应堆临界理论71

3.1 均匀裸堆的单群理论71

3.1.1 单群扩散方程71

3.1.2 平板裸堆72

3.1.3 有限高圆柱形均匀裸堆73

3.1.4 单群临界方程与临界条件76

3.1.5 中子通量密度分布不均匀系数79

3.1.6 单群修正模型80

3.2 有反射层的均匀堆83

3.2.1 反射层作用83

3.2.2 反射层节省84

3.2.3 反射层对中子通量密度分布的影响85

3.2.4 反照率87

3.3 分群扩散理论88

3.3.1 分群扩散理论和多群中子扩散方程88

3.3.2 群常数89

3.3.3 两群扩散方程90

3.3.4 两群扩散方程的解91

3.4 非均匀反应堆95

3.4.1 栅格的非均匀效应95

3.4.2 无限增殖因数的分析97

3.5 PWR中子通量密度分布的展平99

复习题100

第4章 反应性随时间变化102

4.1 反应性的定义和单位102

4.2 裂变产物的中毒103

4.2.1 毒物对反应性的影响103

4.2.2 135Xe的中毒104

4.2.3 149Sm的毒性效应114

4.2.4 其他裂变产物的中毒117

4.3 燃料的燃耗效应118

4.3.1 物理过程118

4.3.2 燃耗深度120

4.3.3 反应性随燃耗深度的变化和堆芯寿期121

4.4 核燃料的转换与增殖122

复习题125

第5章 温度效应和反应性控制126

5.1 反应性的温度效应126

5.1.1 反应性温度系数及其对核反应堆稳定性的影响126

5.1.2 燃料反应性温度系数128

5.1.3 慢化剂反应性温度系数132

5.1.4 慢化剂压力系数136

5.1.5 空泡系数和流量系数136

5.1.6 功率系数和功率亏损137

5.2 反应性控制任务138

5.2.1 反应性控制中所用的几个物理量139

5.2.2 反应性控制原理140

5.3 控制棒控制141

5.3.1 控制棒控制特点141

5.3.2 控制棒材料141

5.3.3 控制棒价值、积分价值和微分价值144

5.3.4 控制棒插入深度对堆芯功率分布的影响146

5.3.5 控制棒的干涉效应147

5.3.6 “卡棒”准则147

5.3.7 控制棒提升过程中的重叠148

5.4 可燃毒物控制149

5.4.1 控制特点149

5.4.2 可燃毒物材料149

5.4.3 可燃毒物的布置150

5.5 化学补偿控制152

5.5.1 控制特点152

5.5.2 硼微分价值154

5.5.3 硼的稀释和硼化155

复习题157

第6章 核反应堆动力学158

6.1 中子动力学基础158

6.1.1 中子寿命158

6.1.2 只考虑瞬发中子的中子动力学行为160

6.1.3 缓发中子效应161

6.1.4 反应堆周期及其测量163

6.1.5 启动率165

6.2 点堆动力学167

6.2.1 基本方程167

6.2.2 方程的讨论170

6.3 小反应性阶跃变化时点堆动力学特征171

6.3.1 有外源的稳定态171

6.3.2 反应性小阶跃变化时的中子密度响应（多组缓发中子）173

6.3.3 反应性小阶跃变化时的中子密度响应（单组缓发中子近似）177

6.4 反应性线性引入时中子密度的响应181

6.5 倒时方程186

6.6 瞬发临界186

6.7 反应性测量的动力学方法188

6.7.1 渐近周期测定188

6.7.2 落棒法188

6.7.3 逆动态法188

6.8 反应堆动态的空间效应189

复习题190

第7章 核燃料循环和堆芯燃料管理概述191

7.1 核燃料循环191

7.2 堆芯燃料管理193

7.2.1 基本物理量193

7.2.2 换料方式概述194

7.2.3 压水堆装料换料布置方式195

7.3 压水堆换料的优化研究200

7.3.1 堆芯燃料管理计算201

7.3.2 堆芯燃料管理要达到的目的202

7.3.3 优化中的约束条件203

7.3.4 优化问题的特点203

7.3.5 研究发展中的优化方法203

复习题204

第8章 反应堆启动中的若干物理问题205

8.1 反应堆的物理启动205

8.1.1 物理启动试验的目的和任务205

8.1.2 法规要求206

8.2 临界试验206

8.2.1 原理与方法206

8.2.2 临界点的判断209

8.2.3 中子源210

8.2.4 临界试验中的安全要求211

8.3 停堆后的再启动212

8.3.1 冷启动212

8.3.2 热启动213

复习题213

附录214

附录Ⅰ 国际单位制（SI）214

附录Ⅱ 物理常数214

附录Ⅲ 换算因数214

附录Ⅳ 元素和一些分子的截面以及核参数215

附录Ⅴ 非1/v修正因数218

附录Ⅵ 一些有用的数学公式218

附录Ⅶ 贝塞尔函数219

索引222

参考文献227