核反應(yīng)堆工程12

核能開發(fā)與應(yīng)用均勻裸堆的單群擴(kuò)散方程考慮有限大臨界均勻裸堆，應(yīng)用擴(kuò)散方程（2-125）假設(shè)條件：①外加中子源忽略不計(jì)；②中子的產(chǎn)生：堆內(nèi)均勻分布的燃料裂變產(chǎn)生。③不考慮中子泄露則：r處單位體積內(nèi)均勻介質(zhì)吸收的中子總數(shù)為；由于每吸收一個中子將產(chǎn)生個中子。則（2-126）S為穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的源強(qiáng)。代入（2-125）式，得

+（-1）=0（2-127）第四講：核反應(yīng)堆物理——均勻反應(yīng)堆的臨界理論變換后得2．2．4．4有反射層反應(yīng)堆的單群擴(kuò)散理論上面討論了裸堆的臨界計(jì)算。但是，在實(shí)際情況下，幾乎所有的反應(yīng)堆均有不同厚度的反射層。因而，研究有反射層的反應(yīng)堆是更為必要的。在裸堆的情況下，堆內(nèi)的中子一旦逸出芯部外，就不可能再返回到芯部內(nèi)來，這一部分中子就損失掉了。如果在芯部的外圍包上一層散射性能好、吸收截面小的非增殖物質(zhì)(如石墨等)，這時由芯部逸出的中子會有一部分將被這一層介質(zhì)散射而返回到芯部中。反射層的作用，首先是可以減少芯部中子的泄漏，從而使得芯部的臨界尺寸要比無反射層時的小，這樣便可以節(jié)省一部分燃料。另外，反射層還可以提高反應(yīng)堆的平均輸出功率。這是由于包有反射層的反應(yīng)堆，其芯部的中子通量密度分布比裸堆的中子通量密度分布更加平坦的緣故。對反射層材料，首先要求它的散射截面∑s大，因?yàn)楫?dāng)∑s大時中子逸出芯部后在反射層中發(fā)生散射的幾率就大，因而返回到芯部的機(jī)會也就增多。其次，反射層材料的吸收截面∑阿要小，以減少中子的吸收。最后，當(dāng)然還希望反射層具有良好的慢化能力，以便使能量較高的中子在從反射層返回到芯部時，已經(jīng)被慢化為能量較低的中子，從而減少了中子在堆芯內(nèi)共振吸收的幾率。綜上所述，良好的慢化劑材料，通常也是良好的反射層材料。常用的反射層材料有：水、重水、石墨和鈹?shù)?。在圖2-18中給出了用單群擴(kuò)散理論計(jì)算得到的裸堆及帶反射層的反應(yīng)堆內(nèi)中子通量分布圖。從圖中可以清楚地看到，在靠近堆芯的中心部分，裸堆的中子通量密度分布與帶反射層的反應(yīng)堆的中子通量密度分布基本上一樣。但在靠近反射層處，由于一部分中子自反射層返回到芯部內(nèi)，因而有反射層時芯部的中子通量密度分布要比裸堆的平坦一些．從而便提高了反應(yīng)堆的輸出功率。

從前面的討論知道，當(dāng)芯部周圍有了反射層以后，由于一部分泄漏出芯部的中子被反射層反射而返回芯部，這樣就減少了中