[科普中国]-中子密度

简介

1介质中的自由中子数。2

单位体积内的自由中子数称为中子数密度， 表示自由中子在介质内的密集程度。1

总中子源密度符号为S，在某一体积元内，中子的产生速率除以该体积元。核反应和电离辐射的量。SI单位：/s(每秒立方米)。以速度或能量表示的分布函数Sv或SE与S的关系为：S=∫Svdv=∫SEdE。 3

相关概念中子注量率中子数密度与中子速度的乘积称为中子注量率， 表示单位体积内所有的自由中子在单位时间内飞行的总距离。1

中子与核反应率密度中子注量率与宏观截面的乘积称为中子与核反应率密度， 它表示单位时间、单位体积内的自由中子与原子核发生反应的数目。1

中子流密度单位时间内垂直地流过平面单位面积的净中子数称为中子流密度， 它表示自由中子在介质中流动强弱的情况。1

反应堆周期反应堆内中子密度变化e倍所需要的时间，亦称反应堆时间常数。，其中，No为t=0时的中子密度，T为反应堆周期，是反应堆运行要监测的重要的动态参数。反应堆周期与反应性的关系可用倒时公式表示(见反应堆动态学)。当反应堆内中子密度不随时间改变，保持常数，即反应堆稳定功率运行，功率不变时，反应堆周期为无穷大。为了实际测量方便，在反应堆运行中，常应用反应堆倍周期T倍(doubling time)概念，即反应堆内中子密度增加一倍的时间。，所以Tb=Tln2=0.693T。

中子扩散当反应堆超临界时，存在着一次允许释放的反应性量，如压水堆的约为2×10(△k/k)，与此相应的反应堆周期值为保护限值，如对压水堆约为15s。反应堆主控制室内装设有反应堆周期测量与保护的仪器仪表，超过此限值则给出信号报警并保护动作。4

在介质内，中子通过与原子核的相继碰撞散射趋向由高密度区迁移至低密度区的现象， 是核裂变反应堆和某些中子实验装置内中子空间运动的基本现象。

中子在介质中运动的问题是一个非常复杂的问题。但是如果对介质和中子作以下简化假设：介质是无限的，介质是均匀的，因此所有截面都是常数，与位置无关；介质中没有外中子源；在实验室坐标系中散射是各向同性的;中子注量率是位置的缓慢变化的函数；中子注量率不随时间变化；那么，就可得到关系式J=-Dgradα，式中J为中子流密度；α为中子注量率；D为中子扩散系数。从上式可见，中子流密度与中子注量率负梯度成正比关系。这一关系在形式上与用于描述液体和气体分子扩散现象的斐克定律相同，因此也称为斐克定律。尽管在推导斐克定律时做了若干假定，从而使得该定律不是一个完全精确地描述中子空间运动的定律，但是由于该定律已反映了中子扩散的基本现象，加上表述中子流密度和中子注量率之间关系的简单性，使该定律成为初等扩散理论的基础。 1