核裂變原理

U受理中子的襲擊,產(chǎn)生核裂變釋放出中子和巨大的能量,中子又襲擊其他U又釋放出中子和能量,這種連鎖反應(yīng)非常迅速,若不能控制中子的速度,就變成了原子彈,若對中子進行控制,就可以利用核裂變的能量來發(fā)電核裂變時放出中子,其動能為2MeV(200萬電子伏)量級,速度為2×10m/s。這種中子不易為核燃料所俘獲,因此反應(yīng)不能持續(xù)下去。當(dāng)中子能量低于1eV(一電子伏特)時,鈾同位素的裂變幾率迅速增加。到了熱能范圍(在300K時能量為0.025eV或速度為2200m/s)鈾同位素的裂變幾率就變得相當(dāng)大了,減速劑或反射劑必須具有散射中子的能力時要有較低的俘獲幾率。散射時中子還必須把大量的能量傳遞給靶核。在石墨槽板加工中,中子每碰撞一次傳遞的能量大約是自身能量的15%。這樣從裂變中子減速到平均能量為1eV就需要90次碰撞,減速到熱中子范圍還需要再加25次碰撞。在減速過程中,中子達到leV能量時走的路程是230cm,花的時間是228us。從1eV到熱能范圍費時140s,行程290cm。由于這些路程是方向紊亂的許多短的距離組成的,所以對快中子熱化來說,中子走過的直線距離要小得多,大約為47cm。許多石墨槽板加工減速的反應(yīng)堆燃料元件排列的柵距約為20cm與核作用的核截面稱之為核常數(shù)。這種作用的幾率應(yīng)該正比于原子核的截面積,但不同于其幾何面積。有效核截面a指的是元素的微觀截面。原子核的幾何半徑為10-厘米量級,所以的單位為10cm2,稱之為一巴。由于量子效應(yīng),a是中子能量的函數(shù),它的數(shù)值可以從核的幾何視而變化到干管其幾何載面?！肮凶又x到材料上，由于散射或吸收，其強度將接指數(shù)律衰減。宏觀械面”(單位為長度的倒數(shù)）定義為：

1=X*e4

中，1為射到材料正面上的中子束強度；X為中子數(shù)進入材料的距離。的量綱為cm和心的關(guān)系為：

E=No

式中，N是單位立方厘米里的原子數(shù)；石墨槽板加工可的量綱是平方厘米。由于中子束強度的衰減是一意班立的過程，總宏觀截面之：是各個裁面之和，如果。是宏觀散射橫面，二a是宏觀吸收截面，那么：

Et=Es+Ea

這些數(shù)值都與能量有關(guān)。在中子減速情況下，二必須權(quán)衡每個能量水平下中子減速的時間，以得到有效械面三。在反射劑中，熱中子截面E（h)是重要的。最好的減速劑是熱中子吸收前的壽命s比慢化到1eV的壽命4長。以此定義：減速劑品質(zhì)因素=t。/t1最好的反射劑要求反射回堆芯的散射幾率比吸收掉的幾率大。同時可以定義：

反射劑品質(zhì)因素=ES(th)/Ea(th)

石墨槽板加工與這兩項指標有關(guān)的是中子慢化到1eV所經(jīng)過的直線距離v6L，和中子吸收前的熱書擴散距離6L。一般來說，希望L，小，L大。

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