截面與反應(yīng)率

1、壓水堆內(nèi)部的微觀世界壓水堆內(nèi)部的微觀世界在中子看來，世界絕大部分都是空空蕩蕩的。中子有多大的可能性和原子核發(fā)生反應(yīng)？中子有多大的可能性和原子核發(fā)生反應(yīng)？設(shè)有強(qiáng)度為設(shè)有強(qiáng)度為I （# / cm2 s ）的單能中子束平行入射到一薄靶上，）的單能中子束平行入射到一薄靶上，該薄靶厚度為該薄靶厚度為 x，靶的核密度為，靶的核密度為N N。平行中子束經(jīng)過薄靶后強(qiáng)度的變平行中子束經(jīng)過薄靶后強(qiáng)度的變化量化量II正比于入射中子束的強(qiáng)正比于入射中子束的強(qiáng)度度I、靶的厚度、靶的厚度x及靶的核密度及靶的核密度N. xNIIxINI/xNII微觀截面表征了一個中子微觀截面表征了一個中子和一個原子核相互作用和一個原子核相

2、互作用（發(fā)生核反應(yīng)）的概率（發(fā)生核反應(yīng)）的概率大小。大小。/#231cmcmcmxNIIxINI/微觀截面的量綱為微觀截面的量綱為cm2每種類型的核反應(yīng)都有相應(yīng)的截面，用不同的下標(biāo)表示。每種類型的核反應(yīng)都有相應(yīng)的截面，用不同的下標(biāo)表示。seinaftsaScattering Absorption Total 微觀截面工程中常用的單位：靶恩微觀截面工程中常用的單位：靶恩 (barn) ，1靶靶=10-24cm2xNIIxNIINIdxdIdxNxIxdI)()(xNeIxI0)(方程：方程：給定邊界條件下的解：給定邊界條件下的解：由此可見由此可見, ,中子束強(qiáng)度的衰減速度中子束強(qiáng)度的衰減速度 與

3、核密度和微觀截面的乘積有關(guān)系與核密度和微觀截面的乘積有關(guān)系N/#231cmcmcmdxIdIN/每種類型的微觀截面都每種類型的微觀截面都有相應(yīng)的宏觀截面有相應(yīng)的宏觀截面, aasstasNN 宏觀截面是一個中子與單位體積內(nèi)所有原子核宏觀截面是一個中子與單位體積內(nèi)所有原子核發(fā)生核反應(yīng)的平均幾率的大小的一種度量。單位為發(fā)生核反應(yīng)的平均幾率的大小的一種度量。單位為米米-1-1 ，計算宏觀截面必須知道單位體積內(nèi)的核子數(shù)，計算宏觀截面必須知道單位體積內(nèi)的核子數(shù)N N，對于單元素材料，對于單元素材料: :ANN0N0 為阿伏加德羅常數(shù)；為阿伏加德羅常數(shù)； 為材料的密度；為材料的密度；A為該元素的原子量為該

4、元素的原子量NiiiNiiiANN0iMNNii0iiiiUOaN2,從前面的推導(dǎo)我們已知：從前面的推導(dǎo)我們已知：xteIxI0)(則則令令P(x)dx表示一個中子在穿行表示一個中子在穿行x x距離后在距離后在x+dxx+dx之間之間發(fā)生首次核反應(yīng)的概率。發(fā)生首次核反應(yīng)的概率。 P(x)dx可以表示為可以表示為：dxedxxPx)(因為因為0/ )(IXI是入射中子未發(fā)生核反應(yīng)的份額是入射中子未發(fā)生核反應(yīng)的份額所以所以xe就是中子穿過就是中子穿過x x距離未發(fā)生核反應(yīng)的概率距離未發(fā)生核反應(yīng)的概率中子在中子在x+dxx+dx之間發(fā)生核反應(yīng)的概率為之間發(fā)生核反應(yīng)的概率為dx001)(dxedxxPx1)(00dxxedxxxPxxast111miinvnvnvR121.scm/cm3 nv等于單位體積內(nèi)所有中子在單位時間內(nèi)運(yùn)動距離的總和，等于單位體積內(nèi)所有中子在單位時間內(nèi)運(yùn)動距離的總和，因此也稱為徑跡長度。因此也稱為徑跡長度。R0)(dvvnn0)(dEEnn00)