石墨巨觀中子物理（macroscopic neutron physics of graphite）是指中子物理的一個分支，著眼於大量中子在單一介質（如石墨）中的平均行為。石墨在反應堆中起慢化和反射中子的作用。裂變中子在石墨慢化材料中慢化成熱中子，自堆芯漏逸出來的中子從石墨反射層中反射回去。這兩個過程是石墨巨觀中子物理的主要內容，此外還包括間隙原子的生成和復位，石墨潛能的集聚和釋放等內容。
基本介紹
- 中文名：石墨巨觀中子物理
- 外文名：macroscopic neutron physics of graphite
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 屬性：中子物理的一個分支
中子簡介,反應堆中子能譜,中子擴散,
中子簡介
中子是組成原子核的核子之一，常用n來表示。中子不帶電荷，因此在靠近原子核時，不受核內正電的排斥或吸引，也不能產生電離。中子在原子核外自由存在時是不穩定的，熱中子反應堆內瞬發中子的平均壽命期為10-10s，比自由中子的半衰期短的多，因此在石墨與中子的相互作用中，可不考慮自由中子的不穩定性問題。
中子具有波粒二重性，即同時具有粒子性和波動性。中子與碳原子核的相互作用，有時表現為粒子之間碰撞，有時表現為中子波與碳原子核之間的作用。
反應堆中子能譜
鈾-石墨反應堆的中子能量分布受很多因素的影響，不同形式的反應堆互不相同，在同一反應堆的不同部位也不相同，但大體由三部分組（圖1）：快中子區、超熱中子區、和熱中子區。
圖1中子擴散
中子慢化成熱中子之後還會在石墨中不斷運動，不斷同原子核發生碰撞。這是中子和碳原子核之間的能量交換已達到平衡，中子在石墨中的主要過程是擴散。中子經過逐次散射碰撞，從高中子密度區向低中子密度區遷移的現象，稱為中子擴散。間隙原子 高能中子撞擊碳原子，會把碳原子從石墨晶格中擊出，在晶格中留下一個空位。被擊出的碳原子處於石墨六角碳網平面之間，稱為間隙原子或填隙原子。間隙原子和空位，在中子轟擊過程中成對出現，稱為“間隙原子-空位”對偶，簡稱間-空對。這種對偶構成石墨中的一種缺陷，稱為弗倫克爾缺陷。
