会计学1反应堆物理反应堆物理(wùlǐ)分析分析CHAPTER第一页，共22页 反射层材料反射层材料(cáiliào)的的要求要求n n1、散射截面要大使得中子进、散射截面要大使得中子进入反射层以后发生散射概率入反射层以后发生散射概率(gàilǜ)大，回到堆芯内部的机会大，回到堆芯内部的机会增多n n2、吸收截面要小减少中子的、吸收截面要小减少中子的吸收n n 好的慢化剂材料通常也是较好好的慢化剂材料通常也是较好的反射层材料的反射层材料n n3、具有良好的慢化能力具有良好的慢化能力n n 如如H2O、、D2O、石墨、石墨第1页/共21页第二页，共22页 中子通量密度的空间中子通量密度的空间中子通量密度的空间中子通量密度的空间(kōngjiān)(kōngjiān)分布分布分布分布- -有反射层反有反射层反有反射层反有反射层反应堆应堆应堆应堆第2页/共21页第三页，共22页 反射层节省反射层节省(jiéshěng)n n加了反射层以后，中子的泄漏减少，加了反射层以后，中子的泄漏减少，所以所以(suǒyǐ)其临界体积比裸堆的其临界体积比裸堆的临界体积小，称为反射层节省，用临界体积小，称为反射层节省，用δ 来表示。
来表示n n对于球形反应堆对于球形反应堆n n δ=R0-R R0为裸堆的临界半径，为裸堆的临界半径，R为带反射层的临界半径为带反射层的临界半径n n对于圆柱形反应堆，有径向和轴向对于圆柱形反应堆，有径向和轴向反射层节省反射层节省第3页/共21页第四页，共22页 n n带反射层反应堆的几何带反射层反应堆的几何(jǐ hé)曲曲率表示为：率表示为：n n球形反应堆球形反应堆n n圆柱形反应堆圆柱形反应堆n n用用用用Reff=R+δr Reff=R+δr 以及以及以及以及Heff=H+2δz Heff=H+2δz 来等效表示临界来等效表示临界来等效表示临界来等效表示临界(lín (lín jiè)jiè)尺寸称为等效半径和等效高度称为等效半径和等效高度称为等效半径和等效高度称为等效半径和等效高度第4页/共21页第五页，共22页 反射层节省反射层节省(jiéshěng)决定因素决定因素n n以球形反应堆为例讨论以球形反应堆为例讨论δ由那些因由那些因素素(yīn sù)决定决定T<>Lr T>>Lr 反射层节省反射层节省反射层节省反射层节省(jiéshěng)(jiéshěng)可以写成可以写成可以写成可以写成 δ= Lr δ= LrT T为反射层的厚度，为反射层的厚度，为反射层的厚度，为反射层的厚度，L Lr r为反射层的扩散长度为反射层的扩散长度为反射层的扩散长度为反射层的扩散长度第5页/共21页第六页，共22页。
轴向功率轴向功率(gōnglǜ)分布分布第6页/共21页第七页，共22页 第7页/共21页第八页，共22页 径向功率径向功率(gōnglǜ)分布分布第8页/共21页第九页，共22页 中子通量密度中子通量密度中子通量密度中子通量密度(mìdù)(mìdù)分布和功率展平分布和功率展平分布和功率展平分布和功率展平n n热中子通量密度分布不均匀系数（功率峰因子热中子通量密度分布不均匀系数（功率峰因子热中子通量密度分布不均匀系数（功率峰因子热中子通量密度分布不均匀系数（功率峰因子(yīnz(yīnzǐ ǐ) )）定义为：芯部内热中子通量密度的最大值）定义为：芯部内热中子通量密度的最大值）定义为：芯部内热中子通量密度的最大值）定义为：芯部内热中子通量密度的最大值与热中子通量密度的平均值之比与热中子通量密度的平均值之比与热中子通量密度的平均值之比与热中子通量密度的平均值之比n n对于对于对于对于(duìyú)(duìyú)圆柱体反应堆，有：圆柱体反应堆，有：圆柱体反应堆，有：圆柱体反应堆，有：第9页/共21页第十页，共22页 轴向中子通量密度轴向中子通量密度(mìdù)分布分布n n控制棒、功率水平控制棒、功率水平(shuǐpíng)和燃耗（堆芯寿期）和燃耗（堆芯寿期）第10页/共21页第十一页，共22页。
第11页/共21页第十二页，共22页 径向径向(jìnɡ xiànɡ)中子通中子通量密度分布量密度分布n n非均匀堆的特点非均匀堆的特点(tèdiǎn)，功，功率水平，燃耗率水平，燃耗第12页/共21页第十三页，共22页 第13页/共21页第十四页，共22页 功率功率(gōnglǜ)展平的必展平的必要性要性n n功率功率(gōnglǜ)展平的必要性展平的必要性n n总功率总功率(gōnglǜ)=组件数组件数组件平均功率组件平均功率(gōnglǜ)n n组件平均功率组件平均功率(gōnglǜ)=组件最大功率组件最大功率(gōnglǜ)/Fxyn n总功率总功率(gōnglǜ)∝∝1/Fxy第14页/共21页第十五页，共22页 通量密度通量密度(mìdù)展平措展平措施施n n采取措施，使堆内中子通量密度分布变得平坦一些，称为采取措施，使堆内中子通量密度分布变得平坦一些，称为采取措施，使堆内中子通量密度分布变得平坦一些，称为采取措施，使堆内中子通量密度分布变得平坦一些，称为(chēn(chēnɡ ɡ wéi) wéi)通量密度展平其措施有：通量密度展平其措施有：通量密度展平其措施有：通量密度展平。
其措施有：n n芯部分区布置芯部分区布置芯部分区布置芯部分区布置 富集度高的燃料装在外区，富集度低的装富集度高的燃料装在外区，富集度低的装富集度高的燃料装在外区，富集度低的装富集度高的燃料装在外区，富集度低的装在内区n n可燃毒物的合理布置可燃毒物的合理布置可燃毒物的合理布置可燃毒物的合理布置 在中子通量密度高的区域插入一在中子通量密度高的区域插入一在中子通量密度高的区域插入一在中子通量密度高的区域插入一些吸收截面较大的可燃吸收体些吸收截面较大的可燃吸收体些吸收截面较大的可燃吸收体些吸收截面较大的可燃吸收体n n采用化学补偿及部分长控制棒控制采用化学补偿及部分长控制棒控制采用化学补偿及部分长控制棒控制采用化学补偿及部分长控制棒控制 能有效地展平轴向通能有效地展平轴向通能有效地展平轴向通能有效地展平轴向通量密度分布量密度分布量密度分布量密度分布n n应用反射层、合理安排提棒程序、控制棒合理布置应用反射层、合理安排提棒程序、控制棒合理布置应用反射层、合理安排提棒程序、控制棒合理布置应用反射层、合理安排提棒程序、控制棒合理布置第15页/共21页第十六页，共22页。
中子通量密度的空间中子通量密度的空间(kōngjiān)分布分布¼堆芯组件(zǔ jiàn)功率分布（径向分布）第16页/共21页第十七页，共22页 轴向中子通量密度轴向中子通量密度(mìdù)偏差与轴向偏偏差与轴向偏移移n n堆芯内轴向中子通量密度堆芯内轴向中子通量密度堆芯内轴向中子通量密度堆芯内轴向中子通量密度(mìdù)(mìdù)偏差（偏差（偏差（偏差（AFDAFD））））: :n n定义：堆芯内上半部与下半部功率的差值，以满功率的定义：堆芯内上半部与下半部功率的差值，以满功率的定义：堆芯内上半部与下半部功率的差值，以满功率的定义：堆芯内上半部与下半部功率的差值，以满功率的百分数表示百分数表示百分数表示百分数表示n nPTPT为堆芯上半部功率，为堆芯上半部功率，为堆芯上半部功率，为堆芯上半部功率，PBPB为下半部功率，为下半部功率，为下半部功率，为下半部功率，PNPN等于满功等于满功等于满功等于满功率率率率n n堆芯内轴向偏移（堆芯内轴向偏移（堆芯内轴向偏移（堆芯内轴向偏移（AOAO））））: :n n定义：堆芯内上半部与下半部功率定义：堆芯内上半部与下半部功率定义：堆芯内上半部与下半部功率定义：堆芯内上半部与下半部功率(gōnglǜ)(gōnglǜ)的差值，的差值，的差值，的差值，以实际功率以实际功率以实际功率以实际功率(gōnglǜ)(gōnglǜ)的百分数表示。
的百分数表示的百分数表示的百分数表示第17页/共21页第十八页，共22页 AFD与与AO的差别的差别(chābié)n nAO为常数，是由在无控制棒插入为常数，是由在无控制棒插入堆芯时建立的自然中子通量密度堆芯时建立的自然中子通量密度分布确定的分布确定的n nAFD是由堆芯轴向中子通量密度是由堆芯轴向中子通量密度分布形状确定的分布形状确定的n n在满功率时，两者相等在满功率时，两者相等(xiāngděng)AFD=AOn nAO恒定，恒定，AFD随功率不同变化随功率不同变化n nAFD与与AO关系为关系为n n零功率轴向偏移无定义零功率轴向偏移无定义第18页/共21页第十九页，共22页 双群扩散双群扩散(kuòsàn)理论理论n n下标下标(xià biāo)1、、2分别为快群和分别为快群和热群 为快群的移出截面，为快群的移出截面， 为为快群到热群的散射截面快群到热群的散射截面n n所谓双群，就是把堆内的中子按照所谓双群，就是把堆内的中子按照所谓双群，就是把堆内的中子按照所谓双群，就是把堆内的中子按照(ànzhào)(ànzhào)能能能能量大小划分为两群：热中子归为一群，称为热量大小划分为两群：热中子归为一群，称为热量大小划分为两群：热中子归为一群，称为热量大小划分为两群：热中子归为一群，称为热群；能量高于群；能量高于群；能量高于群；能量高于Ec Ec 的中子归为一群，称为快群。
的中子归为一群，称为快群的中子归为一群，称为快群的中子归为一群，称为快群第19页/共21页第二十页，共22页 n n采用双群扩散理论时，有效增殖系数采用双群扩散理论时，有效增殖系数采用双群扩散理论时，有效增殖系数采用双群扩散理论时，有效增殖系数k k 为为为为k=k∞PsPdk=k∞PsPdn n Pd Pd 为热中子扩散不泄漏几率为热中子扩散不泄漏几率为热中子扩散不泄漏几率为热中子扩散不泄漏几率(jī l(jī lǜ ǜ) )，，，， Ps Ps为快中子为快中子为快中子为快中子在慢化过程中的不泄漏几率在慢化过程中的不泄漏几率在慢化过程中的不泄漏几率在慢化过程中的不泄漏几率(jī l(jī lǜ ǜ) )n n所以双群扩散所以双群扩散所以双群扩散所以双群扩散(kuòsàn)(kuòsàn)理论的临界方程为：理论的临界方程为：理论的临界方程为：理论的临界方程为：n n若若若若 很小，可以得到很小，可以得到很小，可以得到很小，可以得到(dé dào)(dé dào)修正单群理论临修正单群理论临修正单群理论临修正单群理论临界方程界方程界方程界方程第20页/共21页第二十一页，共22页。
内容(nèiróng)总结会计学好的慢化剂材料通常也是较好的反射层材料如H2O、D2O、石墨称为等效半径和等效高度组件平均功率=组件最大功率/Fxy应用反射层、合理安排提棒程序(chéngxù)、控制棒合理布置¼堆芯组件功率分布（径向分布）轴向中子通量密度偏差与轴向偏移AO为常数，是由在无控制棒插入堆芯时建立的自然中子通量密度分布确定的所谓双群，就是把堆内的中子按照能量大小划分为两群：热中子归为一群，称为热群所以双群扩散理论的临界方程为：第二十二页，共22页。