核電站物理基礎(chǔ)

核反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)一、反應(yīng)性

有效倍增因子Keff是反應(yīng)堆最重要的一個(gè)宏觀物理量。一座反應(yīng)堆的Keff應(yīng)該在1附近。Keff與1的相對(duì)偏離定義為反應(yīng)性ρ：ρ＝(K－1)/Kρ=0：臨界；ρ>0：超臨界；ρ<0：次臨界

第四章：反應(yīng)性變化與控制溫度效應(yīng)2.1反應(yīng)性溫度系數(shù)(1)反應(yīng)堆停堆時(shí)處于冷態(tài)。運(yùn)行時(shí)溫度升高到運(yùn)行溫度。材料溫度的改變一般情況下對(duì)反應(yīng)性有很大的影響。溫度變化一個(gè)單位(K,oC)帶來(lái)的反應(yīng)性變化定義為反應(yīng)性溫度系數(shù)αT：αT=dρ/dT=dK/dT/K2≈dK/dT/K反應(yīng)堆內(nèi)溫度的變化是不均勻的，不同的材料溫度變化對(duì)反應(yīng)性的影響也不相同，所以溫度的變化取決于材料溫度，慢化劑等。對(duì)應(yīng)的溫度系數(shù)稱(chēng)為燃料反應(yīng)性溫度系數(shù)，慢化劑反應(yīng)性溫度系數(shù)等。溫度效應(yīng)慢化劑的反應(yīng)性溫度系數(shù)慢化劑溫度變化時(shí)影響慢化劑的慢化能力，主要途徑如下：慢化劑密度變化。以水為例，溫度升高慢化能力降低，能譜變硬。慢化劑溫度變化引起中子溫度變化。溫度升高時(shí)能譜變硬。裂變產(chǎn)物中毒當(dāng)反應(yīng)堆處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，I和Xe的密度都不再隨時(shí)間變化，處于所謂的平衡態(tài)。這時(shí)Xe的原子密度為：Nx=(wI+wx)∑fΦ/(σxΦ+λx)氙瞬態(tài)問(wèn)題：功率階躍變化時(shí)Xe的原子密度有一個(gè)瞬態(tài)變化過(guò)程，從而造成了倍增因子的瞬態(tài)變化。典型情況：停堆時(shí)的“碘坑”現(xiàn)象。氙振蕩：氙密度隨反應(yīng)堆功率之間在空間上存在正反饋機(jī)制的振蕩現(xiàn)象。在大尺寸通量高的反應(yīng)堆中有可能出現(xiàn)。碘坑曲線(xiàn)反映了隨著停閉時(shí)間的增加，堆內(nèi)反應(yīng)性的變化。燃耗反應(yīng)堆中材料成份的原子密度在不斷的變化。對(duì)倍增因子或?qū)χ凶悠胶庥绊懘蟮哪切┰用芏鹊淖兓绕涫俏覀冴P(guān)心的。核燃料原子密度變化的分析稱(chēng)為燃耗分析。能譜計(jì)算和擴(kuò)散計(jì)算是以反應(yīng)堆某一個(gè)固定的材料成份為基礎(chǔ)的。燃耗深度：裝進(jìn)反應(yīng)堆單位重量的重金屬(例：235U+238U)在卸出堆芯時(shí)釋放出的能量。有效增值系數(shù)隨燃耗深度變化曲線(xiàn)+

第五章：反應(yīng)堆中字動(dòng)力學(xué)設(shè)在t時(shí)刻，作為一代中子引發(fā)裂變的中子數(shù)為n(t)，接下來(lái)引發(fā)裂變的下一代中子數(shù)為n(t+lo)，lo為兩代中子之間的時(shí)間，是瞬發(fā)中子的平均壽命。熱中子反應(yīng)堆中，lo≈10-4秒。按照定義：n(t+lo)=K?n(t)dn/dt≈(K-1)n(t)/lo=K(K-1)n(t)/Klo=ρn(t)/l=ωn(t)l=lo/K≈lo；ω=ρ/l；T=1/ω(T稱(chēng)為反應(yīng)堆周期)n(t)=noexp(ωt)=noexp(t/T)估算：lo≈10-4s,K≈1,ρ=0.1%,則T＝l/ρ=10-4/0.1%=0.1秒,即：0.1秒后中子數(shù)增致原來(lái)的e倍！工程上無(wú)法控制！考慮緩發(fā)中子：代中子平均壽命為瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子的權(quán)重平均值，約為