核科学与技术概论-西安交大.pptx

2013-2-27;课程内容;参考资料;一、绪论;（一）核科学发展及对人类的贡献;核科学发展;核科学发展（中国）;世界核电发展;世界核电发展;;世界核电发展;中国核电发展;核技术应用;核技术应用;核技术应用;核技术应用（中国）;核武器对国家安全的作用;（二）核科学基础知识;1. 放射性;1. 放射性;2. 原子;铀-235的原子结构;3. 原子核;4. 中子;5. 同位素;6. 放射性同位素的衰变;6. 放射性同位素的衰变;放射性同位素通过发射各种射线使原子核发生转变（衰变），这种过程的快慢用衰变的半衰期表示。 放射性同位素的原子核数目衰减为初始值一半时所需要的时间，为半衰期。 ;8. 原子核结合能;8. 原子核结合能;9. 原子能;10. 原子能的释放;10. 原子能的释放;11. 核裂变反应;11. 核裂变反应;12. 链式核裂变反应;12. 链式核裂变反应;13. 自持链式核裂变反应;13. 自持链式核裂变反应;14. 轻核聚变反应;14. 轻核聚变反应;14. 轻核聚变反应;D-T聚变反应;（三）核科学与技术的发展;核能是不可或缺的替代能源;核电发展需要解决的三个关键问题;第四代核电技术的性能要求;与核能利用相关先进技术研究;核技术应用的提高和发展;第四代核武器的研究;二、核反应堆的分类、 原理及用途;核反应堆;核反应堆;核反应堆的分类;核反应堆的分类;核反应堆的分类;核反应堆的分类;核反应堆的分类;核反应堆的分类;核反应堆的原理;(1) 非弹性散射 散射前后中子-靶核系统的动量是守恒，但动能不守恒。 发生非弹性散射时，中子被靶核吸收，形成激发态的复合核，入射中子动能转变为靶核内能，靶核处于激发态，靶核退激放出中子、发射伽马。非弹性散射的反应式：;(2) 弹性散射 散射前后中子-靶核系统的动能和动量是守恒的。弹性散射在中子的所有能量范围内都可能发生。中子慢化弹性散射起主要作用。弹性散射的反应式（共振）：;2. 俘获反应 亦称为(n,γ), (n,p)和(n,α)反应。它是最常见的核反应，中子被原子核吸收后，形成一种新核素（是原核素的同位素），并放出射线。它的一般反应式如下：;3. 裂变反应 核裂变是堆内最重要的核反应。铀裂变时一般产生两个中等质量的核，叫做裂变碎片，同时发出平均 2.5个中子，还释放出约200MeV的能量。 233U，235U，239Pu和241Pu等易裂变核素在各种能量的中子作用下均能发生裂变反应。;核反应堆的原理;核反应堆的原理;中子注量率和核反应率：;中子的慢化： ; ;反应堆中子增值因子：;核反应堆中子代关系;核反应堆用途（裂变能量）;核反应堆用途;核反应堆用途;核反应堆用途;核反应堆简介;1. 人类第一座反应堆与费米;1. 人类第一座反应堆与费米;1942年12月2日，在美籍意大利物理学家费米的领导下， 科学家们在芝加哥大学的运动场上建起了一座由铀和石墨组成的核反应堆。下午3点25分，费米的反应堆进入临界状态，支持一种自持链式反应28分钟，原子时代开始了。第一座核反应堆被命名为CP-1（芝加哥一号）。 以天然铀为燃料、石墨为慢化剂的试验性反应堆。 反应堆首先被应用于原子武器和潜艇核动力方面，然后，各种类型的核电站相继建成。;1958年，以重水作为慢化剂和冷却剂的中国第一座试验性重水反应堆在北京。6月13日，反应堆达到临界，6月30日，反应堆正式运转。最大热功率为10000kW。;主要优点： 重水的中子吸收截面小，允许使用天然铀燃料。 单位功率的热中子注量率较高，总的功率比较低，燃料消耗比较少，燃料寿命比较长。 堆内实验空间宽裕，可以布置很多实验管道样品位置不要求像在轻水堆中那样精确地固定；容易做到同时辐照两个不同的样品进行比较。 ;主要作用： 进行中子物理实验、核参数测量、材料、元件和部件的辐照试验和其他科学研究，生产各种军用和民用放射性同位素，及培训科学技术人员。 ;3. 零功率试验反应堆;3. 零功率试验反应堆;3. 零功率试验反应堆;3. 零功率试验反应堆;3. 零功率试验反应堆;3. 零功率试验反应堆;4. 游泳池式研究试验堆;4. 游泳池式研究试验堆;4. 游泳池式研究试验堆;4. 游泳池式研究试验堆;4. 游泳池式研究试验堆;游泳池式研究试验堆;游泳池式研究试验堆;5. 生产堆;6. 石墨气冷生产堆;7. 石墨水冷生产堆 ;7. 石墨水冷生产堆 ;8. 重水生产堆;9. 轻水加压试验堆;10. 高通量工程试验堆;10. 高通量工程试验堆;10. 高通量工程试验堆;11. 微型试验研究堆;10. 高通量工程试验堆;11. 微型试验研究堆;11. 微型试验研究堆;11. 微型试验研究堆;11. 微型试验研究堆