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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