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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