核反应堆物理分析

本书介绍核反应堆物理的基础理论、物理过程和分析计算方法。内容包括：与堆物理有关的核物理知识，中子在介质中的慢化和扩散，临界理论，非均匀堆的计算、燃耗、反应性控制、反应堆动力学和堆芯燃料管理。
本书是高等学校核能科学与工程专业的教材，也可供核科学与技术有关专业的工程技术人员及研究人员参考。

第1章　核反应堆的核物理基础
　1.1　中子与原子核的相互作用
　　1.1.1　中子
　　1.1.2　中子与原子核相互作用的机理
　　1.1.3　中子的散射
　　1.1.4　中子的吸收
　1.2　中子截面和核反应率
　　1.2.1　微观截面
　　1.2.2　宏观截面、平均自由程
　　1.2.3　核反应率、中子通量密度和平均截面
　　1.2.4　截面随中子能量的变化
　　1.2.5　核数据库
　1.3　共振吸收
　　1.3.1　共振截面——单能级布赖特一维格纳公式
　　1.3.2　多普勒效应
　1.4　核裂变过程
　　1.4.1　裂变能量的释放、反应堆功率和中子通量密度的关系
　　1.4.2　裂变产物与裂变中子的发射
　1.5　链式裂变反应
　　1.5.1　自续链式裂变反应和临界条件
　　1.5.2　热中子反应堆内的中子循环
　参考文献
　习题
第2章　中子慢化和慢化能谱
　2.1　中子的弹性散射过程
　　2.1.1　弹性散射时能量的变化
　　2.1.2　散射后中子能量的分布
　　2.1.3　平均对数能降
　　2.1.4　平均散射角余弦
　　2.1.5　慢化剂的选择
　　2.1.6　中子的平均寿命
　2.2　无限均匀介质内中子的慢化能谱
　2.3　均匀介质中的共振吸收
　　2.3.1　均匀介质内有效共振积分及逃脱共振俘获概率
　　2.3.2　有效共振积分的近似计算
　2.4　热中子能谱和热中子平均截面
　　2.4.1　热中子能谱
　　2.4.2　热中子的平均截面
　参考文献
　习题
第3章　中子扩散理论
　3.1　单能中子扩散方程
　　3.1.1　斐克定律
　　3.1.2　单能中子扩散方程的建立
　　3.1.3　扩散方程的边界条件
　　3.1.4　斐克定律和扩散理论的适用范围
　3.2　非增殖介质内中子扩散方程的解
　3.3　反照率
　3.4　扩散长度、慢化长度和徙动长度
　参考文献
　习题
第4章　均匀反应堆的临界理论
　4.1　均匀裸堆的单群理论
　……
第5章　分群扩散理论
第6章　栅格的非均匀效应与均匀化群常数的计算
第7章　反应性随时间的变化
第8章　温度效应与反应性控制
第9章　核反应堆动力学
第10章　压水堆堆芯燃料管理
附录
索引

第1章　核反应堆的核物理基础
核反应堆是一种能以可控方式实现自续链式核反应的装置。根据原子核产生能量的方式，可以分为裂变反应堆和聚变反应堆两种。当今世界上已建成和广泛使用的反应堆都是裂变反应堆，聚变反应堆目前尚处于研究设计阶段。裂变反应堆是通过把一个重核裂变为两个中等质量核而释放能量。它是由核燃料、冷却剂、慢化剂、结构材料和吸收剂等材料组成的一个复杂系统。按用途不同，裂变反应堆可分为生产堆、实验堆和动力堆。按冷却剂或慢化剂的种类不同可分为轻水堆、重水堆、气冷堆和液态金属冷却快中子增殖堆。按引起裂变反应的中子能量不同，又可分为热中子反应堆和快中子反应堆。
本书主要讨论裂变反应堆的物理理论基础和它的计算方法。尽管裂变反应堆包含许多类型，但其物理过程都是相类似的。所有裂变反应堆内的主要核过程都是中子与核反应堆内各种核素的相互作用过程。如在热中子反应堆内，裂变中子具有2MeV左右的平均能量，首先经过与慢化剂原子核的碰撞而被慢化到热能，后被各种材料的原子核所吸收或逸出堆外，其中核燃料吸收中子将可能引起新的裂变。因此，在讨论核反应堆的物理过程之前，必须对不同能量的中子与各种材料的原子核的相互作用有一定的了解。
本章首先概略地介绍核反应堆物理分析中经常用到的有关中子与原子核相互作用的一些核物理知识，然后定性地讨论实现自续链式裂变反应的条件和热中子反应堆内的中子循环过程。这些核物理知识，读者在先修课程“原子核物理基础”或“核辐射物理”中均已熟悉，本章只是把在反应堆物理分析中需要用到的一些重要概念和结论加以概述。
　　……