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内容简介

　　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。

内页插图

目录

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I临界理论
4.1 均匀裸堆的单群理论
4.1.1 均匀裸堆的单群扩散方程的解
4.1.2 热中子反应堆的临界条件
4.1.3 几种几何形状裸堆的几何曲率和中子通量密度分布
4.1.4 反应堆曲率和临界计算任务
4.1.5 单群理论的修正
4.2 有反射层反应堆的单群扩散理论
4.2.1 反射层的作用
4.2.2 一侧带有反射层的反应堆
4.2.3 反射层节省
4.3 中子通量密度分布不均匀系数和功率分布展平的概念
参考文献
习题

第5章 分群扩散理论
5.1 与能量相关的中子扩散方程和分群扩散理论
5.1.1 与能量相关的中子扩散方程
5.1.2 分群扩散理论及多群中子扩散方程
5.1.3 群常数的计算
5.2 双群扩散理论
5.2.1 双群方程
5.2.2 双群方程的解
5.2.3 双群临界方程及中子通量密度分布
5.3 多群扩散方程的数值解法
5.3.1 源迭代法
5.3.2 二维扩散方程的数值解法
参考文献
习题

第6章 栅格的非均匀效应与均匀化群常数的计算
6.1 栅格的非均匀效应
6.2 栅格的均匀化处理
6.2.1 栅格的均匀化
6.2.2 堆芯的均匀化截面的计算
6.3 栅元均匀化群常数的计算
6.3.1 积分输运理论的基本方程
6.3.2 碰撞概率方程的解及少群常数的计算
6.4 燃料组件内均匀化通量密度分布及少群常数的计算
6.5 共振区群常数的计算
6.5.1 非均匀栅元有效共振积分的计算
6.5.2 等价原理
6.5.3 互屏（丹可夫）效应
6.5.4 温度对共振吸收的影响
6.5.5 共振区群常数的计算
6.5.6 有效共振积分的半经验公式
6.6 栅格几何参数的选择
参考文献
习题

第7章 反应性随时间的变化
7.1 核燃料中重同位素成分随时间的变化
7.1.1 重同位素燃耗链及裂变产物链
7.1.2 核燃料中重同位素的燃耗方程
7.1.3 燃耗方程的求解
7.2 裂变产物Xe和Sm的中毒
7.2.1 13sXe中毒
7.2.2 149Sm#毒
7.3 反应性随时间的变化与燃耗深度
7.3.1 反应性随时间的变化与堆芯寿期
7.3.2 燃耗深度
7.4 核燃料的转换与增殖
参考文献
习题

第8章 温度效应与反应性控制
8.1 反应性系数
8.1.1 反应性温度系数及其对核反应堆稳定性的影响
8.1.2 燃料温度系数
8.1.3 慢化剂温度系数
8.1.4 其它反应性系数
8.1.5 温度系数的计算
8.2 反应性控制的任务和方式
8.2.1 反应性控制中所用的几个物理量
8.2.2 反应性控制的任务
8.2.3 反应性控制的方式
8.3 控制棒控制
8.3.1 控制棒的作用和一般考虑
8.3.2 控制棒价值的计算
8.3.3 控制棒插入深度对控制棒价值的影响
8.3.4 控制棒间的干涉效应
8.3.5 控制棒插入不同深度对堆芯功率分布的影响
8.4 可燃毒物控制
8.4.1 可燃毒物的作用
8.4.2 可燃毒物的布置及其对反应性的影响
8.4.3 可燃毒物的计算
8.5 化学补偿控制
参考文献
习题

第9章 核反应堆动力学
9.1 缓发中子的作用
9.2 点堆中子动力学方程
9.3 阶跃扰动时点堆模型动态方程的解
9.4 反应堆周期
9.4.1 反应堆周期
9.4.2 不同反应性引入时反应堆的响应特性
9.5 点堆动力学方程的近似解法
9.5.1 单组缓发中子近似
9.5.2 常数缓发中子源近似
9.5.3 瞬跳近似
9.6 点堆动力学方程的数值解法
参考文献
习题

第10章 压水堆堆芯燃料管理
10.1 核燃料管理的主要任务
10.1.1 核燃料管理中的基本物理量
10.1.2 核燃料管理的主要任务
10.2 多循环燃料管理
10.2.1 平衡循环及各参数之间的关系
10.2.2 初始循环与过渡循环
10.3 单循环燃料管理
10.3.1 堆芯换料方案
10.3.2 堆芯燃料管理计算
10.4 堆芯换料设计的优化
10.4.1 堆芯换料设计优化模型
10.4.2 堆芯换料设计优化方法简介
参考文献
附录
附录1 国际单位制（SD）
附录2 基本常数
附录3 元素与一些分子的截面和核参数
附录4 非1因子
附录5 函数
附录6 EnCz-）函数
附录7 误差函数erf（x）
附录8 贝塞尔函数

精彩书摘

　　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，最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。

前言/序言

　　《核反应堆物理分析》(原子能出版社，1980年)自出版以来，已经历了两次修订再版，并被确定为全国高等教育教材，为许多高等院校所采用，对我国核反应堆工程及核电人才的培养起到了积极的作用。该教材于1987年获得了原核工业部优秀教材特等奖，1997年获核工业总公司科学技术进步三等奖。
　　近年来，核科学技术，特别是计算机和计算科学的迅速发展，显著地促进了核反应堆物理理论与计算方法的发展。特别是近20年来，随着核能事业的发展，许多有效的、高精度的计算方法和计算软件已经在工程设计中获得了广泛的应用。原教材中的部分内容，如传统的四因子理论和计算方法已难以适应现代核设计的要求。因而，许多工程技术人员和高等学校的教师们从他们工程实践和近年来的教学实际经验出发，都深感原来的《核反应堆物理分析》教材已适应不了当前核能发展和教学的需要，希望能对该书在原来的基础上作较大的修改，并补充反映近年来反应堆物理理论、核燃料管理计算以及设计方法方面最新发展的内容。这就是本书编写的由来。2002年教育部经专家评审，批准将本书列入了国家“十五“”重点教材建设规划的选题。
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《学记》曰：“是固教然后知困，学然后知不足也。”对于我们教师而言，要学的东西太多，而我知道的东西又太少了。有人说，教给学生一杯水，教师应该有一桶水。这话固然有道理，但一桶水如不再添，也有用尽的时候。愚以为，教师不仅要有一桶水，而且要有“自来水”、“长流水”。“问渠哪得清如许，为有源头活水来”，“是固教然后知困，学然后知不足也”。因此，在教学中，书本是无言的老师，读书是我教学中最大的乐趣。　比知识更重要的是方法，有方法才有成功的路径。教师今天的学习主要不是记忆大量的知识，而是掌握学习的方法——知道为何学习？从哪里学习？怎样学习？如果一个老师没有掌握学习方法，即使他教的门门功课都很优异，他仍然是一个失败的学习者。因为这对于处在终身学习时代的人来说，不啻是一个致命的缺陷。学习型社会为全体社会成员提供了充裕的学习资源。学习化社会中的个体学习，犹如一个人走进了自助餐厅，你想吃什么，完全请便。个体完全可以针对自身的切实需求，选择和决定学习什么、怎样学习、学习的进度等等。

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