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文件名称:第2章中子慢化与扩散.ppt
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更新时间:2025-08-04
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文档摘要

比率E2/E1最大值,即最小的能量损失,它发生在θ=0,即掠射碰撞。这时cosθ=1,而式(2-18)就变成或最小值,也就是可能最大的能量交换,发生在θ=π,即迎头碰撞时,cosθ=-1,(2-18)就变成或第30页,共77页,星期日,2025年,2月5日数值与靶核的质量数A有关对于氢,A=1,因此,=0。这样,中子在与氢核碰撞一次时,有可能失去全部动能。对于氘,A=2,=0.111。因此,中子在与氘核碰撞时,可能最大损失能量的份额为1-0.111=88.9%对于碳,A=12,=0.716。因此,中子在与碳核碰撞时,可能最大损失能量的分数为1-0.716=28.4%第31页,共77页,星期日,2025年,2月5日展开成级数当A>50时,取级数展开式中的前两项,而不会产生严重误差:此时,每一碰撞的最大能量损失是若A=100,在一次碰撞中,中子可能损失的能量大约为4%。若A=200,则大约为2%。第32页,共77页,星期日,2025年,2月5日经验散射定律中子散射是球对称的,即各向同性的。原来能量为E1的中子,在散射后可能具有能量在E2和E2+dE2范围内的几率是在散射后,中子能量落在某一个特定间隔ΔE中的几率与最后能量无关。实际上等于ΔE除以E1(1-α)。后一个因数正是每一碰撞的可能最大能量减小数。第33页,共77页,星期日,2025年,2月5日平均散射角余弦对于一个重质量的散射核,A??1,由式(2-30)得cosψ→cosθ。换句话说,这时L系的散射角等于C系的散射角。所以,如果较重核的散射在C系内是球对称的话,那末在L系内也是一样。一般说来,如果在C系内的散射是各向同性,则L系内的平均散射角余弦由下式给出第34页,共77页,星期日,2025年,2月5日2.2.2平均对数能降对数能降定义碰撞前后中子对数能降的变化为平均对数能降:第35页,共77页,星期日,2025年,2月5日能量与对数能降的关系第36页,共77页,星期日,2025年,2月5日平均对数能降表达式普通:若A>12,可以得到一个很好的近似:甚至当A=2时,上式的误差也只是3.3%。第37页,共77页,星期日,2025年,2月5日求碰撞次数ξ只与介质核性质有关,与中子能量无关。ξ与A大致成反比。对于轻核,ξ较大,碰撞一次,中子损失的能量较大,慢化更有效。平均碰撞次数:例:E1=2MeV,E2=0.0253eV,ξ=0.158,求N=?第38页,共77页,星期日,2025年,2月5日表2-18种核素的散射性质元素质量数平均对数能降ξ热化中子碰撞数氢11.00018氘20.72525氦40.42543锂70.26867铍90.20987碳120.158115氧160.120151铀-2382380.008382170第39页,共77页,星期日,2025年,2月5日2.2.4连续慢化年龄近似对数能降是碰撞数的连续函数,对于所有的整数值n它都正好等于所需的值nξ(图2-7)。正是模型的这一特性使得易于对其进行数学处理,而且获得连续慢化模型这一名称。第40页,共77页,星期日,2025年,2月5日慢化密度慢化中子的空间分布和总的不泄漏几率有关,此时感兴趣的是慢化密度而不是中子通量密度。中子慢化密度随能量的变化较为平缓。中子慢化密度的定义:在r处单位时间、单位体积内慢化到能量E以下的中子数,用q(r,E)来表示。第41页,共77页,星期日,2025年,2月5日中子直线飞行距离的均方值均方值代入点源的慢化密度得第42页,共77页,星期日,2025年,2月5日年龄的物理意义τ在数值上等于中子由产生地点(该处年龄为零)到年龄为τ的地点所穿行(净矢量)距离均方值的六分之一。中子的费米年龄与中子在慢化过程中所移动的均方距离有关,因而称年龄的平方根为慢化长度。它是中子在慢化过程中飞行的净矢量(或直飞)距离的一种量度。第43页,共77页,星期日,2025年,2月5日表2-2293K下裂变源中子的年龄慢化剂年龄/10-4m21.4eV热能水2627重水111130铍85100石墨(堆用级)310370第44页,共77页,星期日,2025年,2月5日2.2.6慢化剂的性质慢化剂的特性常用慢化能力ξΣs和慢化比ξΣs/Σa来描述。前者表示单位体积慢化剂全部核的慢化能力。另外,还要求慢化剂的吸收截面要