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第1章 绪论 1

1.1 核动力潜艇的崛起 1

1.2 核动力水面舰艇的发展 3

1.3 舰船核动力装置的基本组成 3

1.4 压水堆的基本结构 5

1.5 核反应堆运行物理的主要研究内容 6

第2章 原子核物理基础 7

2.1 原子核的基本性质 7

2.1.1 原子核的组成 7

2.1.2 原子核的质量 8

2.1.3 核的大小与液滴模型 8

2.1.4 核密度及其计算 9

2.2 原子核的结合能与比结合能 10

2.2.1 质量亏损与结合能 10

2.2.2 比结合能 11

2.2.3 裂变能和聚变能 13

2.3 核衰变与核反应 13

2.3.1 放射性衰变 13

2.3.2 核衰变的基本规律 15

2.3.3 核反应及其遵循的守恒定律 16

2.3.4 反应能和阈能 17

2.3.5 核反应的机制 17

2.4 中子核反应 19

2.4.1 产生中子的核反应 19

2.4.2 中子引起的核反应 20

2.5 核反应截面与核反应率 24

2.5.1 中子密度与中子束强度 24

2.5.2 微观截面 24

2.5.3 宏观截面 25

2.5.4 平均自由程 27

2.5.5 核反应率 27

2.5.6 中子通量密度 28

2.5.7 截面随中子能量的变化 28

2.5.8 共振吸收和多谱勒效应 31

2.5.9 平均截面 32

2.6 核裂变反应 33

2.6.1 核裂变机理及裂变材料 33

2.6.2 裂变产物与裂变中子 34

2.6.3 裂变能量与反应堆功率 38

2.6.4 核反应堆的剩余释热 40

习题 41

第3章 中子的慢化与扩散 43

3.1 链式裂变反应与反应堆临界 43

3.1.1 实现自持链式反应的条件 43

3.1.2 压水堆内的中子循环过程 45

3.2 中子慢化与慢化能谱 47

3.2.1 中子慢化机理 47

3.2.2 中子的弹性散射过程 48

3.2.3 慢化剂的性质 53

3.2.4 慢化时间与中子年龄 54

3.2.5 反应堆能谱 55

3.3 单群中子的扩散 57

3.3.1 斐克扩散定律 57

3.3.2 连续性方程 60

3.3.3 扩散方程 61

3.3.4 稳态扩散问题的解 64

3.3.5 扩散长度与徙动长度 66

3.3.6 扩散时间与中子寿命 69

习题 70

第4章 均匀反应堆的临界理论 71

4.1 均匀裸堆的单群扩散理论 71

4.1.1 均匀平板裸堆单群扩散方程的解 71

4.1.2 均匀裸堆的单群临界方程 74

4.1.3 圆柱形均匀裸堆临界方程的解 75

4.1.4 临界方程的应用 79

4.2 有反射层反应堆的单群扩散理论 80

4.2.1 有反射层平板堆的单群临界方程 80

4.2.2 反射层节省 83

4.2.3 反射层对中子通量密度分布的影响 84

4.3 栅格的非均匀效应及处理方法 85

4.3.1 栅格的非均匀效应 86

4.3.2 栅格的均匀化处理方法 86

4.4 中子通量密度分布的不均匀性及展平方法 87

习题 89

第5章 核反应堆内反应性的变化 91

5.1 反应性及其变化影响因素 91

5.2 燃耗效应 93

5.2.1 运行过程中核燃料的燃耗及转换 93

5.2.2 运行过程中核燃料核密度的变化规律 94

5.2.3 反应堆寿期与燃耗深度 97

5.3 中毒效应 98

5.3.1 毒性与中毒反应性 98

5.3.2 氙中毒（135Xe） 99

5.3.3 钐中毒（149 Sm） 109

5.3.4 非饱和毒物的中毒效应 112

5.4 温度效应 112

5.4.1 温度效应产生的原因 112

5.4.2 温度效应的定量描述 113

5.4.3 温度系数对核反应堆运行特性的影响 116

习题 117

第6章 反应性控制 120

6.1 反应性控制的任务、原理及方法 120

6.1.1 反应性控制中所用的几个物理量 120

6.1.2 反应性控制的任务 120

6.1.3 反应性控制的原理及方法 121

6.2 控制棒控制 123

6.2.1 控制棒的价值 123

6.2.2 控制棒的干涉效应 126

6.2.3 控制棒插入深度对堆芯功率分布的影响 126

6.2.4 船用压水堆控制棒的运行要求 127

6.3 可燃毒物控制 127

6.3.1 可燃毒物材料 127

6.3.2 可燃毒物的布置及对keff的影响 128

习题 130

第7章 核反应堆中子动力学 131

7.1 中子动态学基础 131

7.1.1 简单的中子动态学 131

7.1.2 缓发中子的作用 132

7.1.3 缓发中子对控制起作用的物理条件 133

7.1.4 反应堆周期 134

7.2 点堆中子动力学方程 135

7.2.1 点堆动力学方程的导出 135

7.2.2 点堆中子动力学方程的特点及应用范围 138

7.3 阶跃引入反应性时点堆动力学方程的解 139

7.3.1 倒时方程的导出 139

7.3.2 倒时方程根的分析 140

7.3.3 例题分析 141

7.4 点堆动力学方程的近似解 142

7.4.1 单组缓发中子近似模型 142

7.4.2 常数缓发中子源近似模型 142

7.4.3 瞬跳近似 142

7.5 有外中子源时稳态与临界问题 143

7.5.1 次临界公式 144

7.5.2 向临界迫近的中子动态学特性 144

7.5.3 无限缓慢提棒与下界周期 145

7.6 点堆中子动力学方程的数值解 147

7.6.1 点堆中子动力学方程的矩阵形式 147

7.6.2 微分方程的刚性问题 148

7.6.3 点堆方程数值求解中的刚性问题 148

7.6.4 隐式差分法求解点堆方程 150

7.7 多群时空中子动力学方程 151

7.7.1 反应堆时空中子动力学方程的基本形式 151

7.7.2 时—空中子动力学方程的求解 152

习题 153

第8章 舰船核反应堆核设计 155

8.1 舰船核反应堆的核设计准则 155

8.1.1 堆芯燃耗要求 155

8.1.2 功率分布控制要求 155

8.1.3 堆芯反应性控制 155

8.1.4 反应性系数 156

8.1.5 核设计可信度要求 156

8.2 舰船核反应堆设计分析概述 156

8.2.1 核数据库 156

8.2.2 燃料组件均匀化计算 157

8.2.3 堆芯临界燃耗分析 157

8.2.4 分析结果的验证 158

习题 158

第9章 核反应堆物理试验 159

9.1 概述 159

9.2 外推法测量反应堆临界参数 160

9.2.1 外加中子源源强的估算方法 160

9.2.2 外推法测量临界参数的基本原理 161

9.2.3 外推临界安全的具体措施 164

9.3 堆芯中子通量密度的测量 164

9.3.1 活化探测器 165

9.3.2 自给能探测器 168

9.4 堆芯反应性的测量 170

9.4.1 周期法测量反应性 170

9.4.2 动态跟踪法测量反应性 171

9.4.3 落棒法测量反应性 172

习题 175

附录1核常数表及转换因子表 176

附录2核素基本参数及微观截面 177

附录3贝塞尔函数 191

附录4反应性-周期（ρ～T0）关系表 193

参考文献 194