基本介紹
- 中文名：中子倍增因子
- 外文名：Neutron multiplication factor
- 來源：核裂變反應
- 學科：核物理
定義,實驗測量,
定義
在反應堆和臨界裝置的啟動中，要引入1個外中子源，通過測量外中子源的倍增因子來獲得系統的次臨界反應性。在臨界安全的實驗檢驗中，常用次臨界中子倍增法來獲得易裂變材料系統的次臨界度。隨著系統逐漸靠近臨界，受緩發中子的影響，中子倍增達到穩定所需時間也越來越長，這時，根據未達到穩定時測得的中子倍增因子(比實際值小)來推算的反應性比實際的次臨界反應性絕對值大，即測量值不保守。這就需待中子倍增的過程穩定後再進行中子倍增因子的測量。
實驗測量
在一些情況下，受時間限制，不能等到中子倍增過程穩定後再進行測量，如潛艇用反應堆常需快速啟動。為此，蔡章生建立了考慮單群緩發中子的中子倍增公式，並計算出熱中子反應堆在中子增殖因數k=0.9時，階躍反應性加入80s後，中子倍增過程才基本穩定。幾年後，張帆等重新考慮6群緩發中子的中子倍增公式，其結論和蔡章生文獻類似。黎浩峰等在此基礎上，重點考慮了超臨界的中子增長行為，在次臨界下得出的結論與蔡章生等的公式和結果一致。朱慶福等則從外中子源的能譜和位置等影響因素對中子倍增因子和k的關係進行了研究。Spriggs等對中子倍增的等效基模源進行了研究，其本質是研究中子倍增的空間和能譜影響。Nolen等建立了中子裂變鏈長度的分布的計算方法和計算程式，其推論也包含了次臨界中子倍增的空間和時間關係。Tsuji等也推導了次臨界中子倍增因子和k的關係。
實驗裝置和儀器
實驗在快中子脈衝堆CFBR-Ⅱ上進行，當系統處於深次臨界狀態時，在其中心孔道內引入Cf自發裂變中子源，快速加入反應性使系統處於不同的次臨界狀態，用BF3正比計數管(長計數器)測量泄漏中子數(正比於系統內的中子密度)隨時間的變化。
中子發射率為1.41×10 s的Cf自發裂變中子源密封在7.8mm*11mm的鋁盒內，用跑兔裝置傳動到CFBR-II的中心鋼托盤孔道內，處於活性區的中心。用長計數器測量中子源發射的中子經過增殖後部分泄漏到探測器處的中子計數率，它正比於系統內的中子密度和中子數。
分析和討論
（1）中心中子倍增和反應性的關係
中心中子倍增因子和本徵源中子的倍增因子相差1個固定常數，產生差異的主要原因是中子的價值不同和中心源倍增的中子從系統中泄漏出來的份額小於本徵中子的泄漏率。兩個倍增因子之間相差1個比例常數，表明在次臨界下用中子源倍增後泄漏的中子計算的中子倍增因子來計算反應性是可行的，只是給出的反應性需乘一常數。
（2）中子倍增的時間過程
在階躍反應性加入初期，採用公式計算的倍增因子的增長較實際測量的小，且隨時間增長也慢一些，這主要是因為該公式簡化為單群中子造成的。在很接近臨界時，該公式的計算結果明顯比實際測量值增長的慢。
（3）連續添加反應性過程中中子倍增因子的滯後
由於中子倍增的穩定需一定的時間，因此，根據瞬時測量得到的中子密度推算的中子倍增因子比實際的中子倍增因子小，由此計算的次臨界度就更深。如在105s反應性已達到-0.0163，考慮到實際的中心中子倍增因子約為計算的40%，則實際測量的中子倍增因子應為24.8，如圖《連續添加反應性時中子倍增因子隨時間的變化》所示可看出，第105s的中子倍增因子的測量值僅為18左右，若根據該倍增因子來計算反應性，得到的值將小於實際值，就是說根據倍增因子認為系統比實際更深次臨界。因此，在反應堆啟動中，測量倍增因子應待中子倍增穩定後進行，這樣才不會低估系統的反應性。若時間不允許測量穩定的中子倍增因子，則需考慮倍增因子的穩定時間而進行修正。
連續添加反應性時中子倍增因子隨時間的變化
