本书主要介绍核动力舰船的发展概况、核动力装置的基本组成及工作原理；原子核物理的基本知识、堆芯内核反应的类型及特点、裂变能的来源及释放能量特点；中子在堆芯内从产生到消失过程的能量变化规律和空间移动规律；反应堆达到临界的基本条件，即堆芯几何特性和材料特性的匹配关系，临界时堆芯热源的分布特征；核反应堆功率运行期间，堆芯特性参数变化对反应堆临界特性的影响，船用反应堆常用的反应性控制方法及特点；反应堆偏离临界
时，描述堆芯功率变化的动力学方程及求解方法，堆芯功率随时间的变化规律；反应堆物理试验所开展的试验项目、试验方法及安全注意事项等。本书主要针对舰船核动力堆的结构组成特点，阐述堆芯内中子与物质的相互作用的基本规律、核能稳定释放的基本条件，并特别强调舰船核反应堆运行过程中的物理现象、运行控制方法，是核动力运行人员、维修保障人员、安全管理人员掌握舰船核反应堆物理特性的重要参考书。
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第1章 绪论 101.1 核动力潜艇的崛起 10
1.2 核动力水面舰艇的发展 12
1.3 舰船核动力装置的基本组成 12
1.4 压水堆的基本结构 14
1.5 核反应堆运行物理的主要研究内容 15
第2章 原子核物理基础 162.1 原子核的基本性质 162.1.1 原子核的组成 16
2.1.2 原子核的质量 17
2.1.3 核的大小与液滴模型 17
2.1.4 核密度及其计算 18
2.2 原子核的结合能与比结合能 192.2.1 质量亏损与结合能 19
2.2.2 比结合能 20
2.2.3 裂变能和聚变能 22
2.3 核衰变与核反应 222.3.1 放射性衰变 22
2.3.2 核衰变的基本规律 24
2.3.3 核反应及其遵循的守恒定律 25
2.3.4 反应能和阈能 26
2.3.5 核反应的机制 26
2.4 中子核反应 282.4.1 产生中子的核反应 28
2.4.2 中子引起的核反应 29
2.5 核反应截面与核反应率 332.5.1 中子密度与中子束强度 33
2.5.2 微观截面 33
2.5.3 宏观截面 34
2.5.4 平均自由程 36
2.5.5 核反应率 36
2.5.6 中子通量密度 37
2.5.7 截面随中子能量的变化 37
2.5.8 共振吸收和多谱勒效应 40
2.5.9 平均截面 41
2.6 核裂变反应 422.6.1 核裂变机理及裂变材料 42
2.6.2 裂变产物与裂变中子 43
2.6.3 裂变能量与反应堆功率 47
2.6.4 核反应堆的剩余释热 49
习题 50
第3章 中子的慢化与扩散 523.1 链式裂变反应与反应堆临界 523.1.1 实现自持链式反应的条件 52
3.1.2 压水堆内的中子循环过程 54
3.2 中子慢化与慢化能谱 563.2.1 中子慢化机理 56
3.2.2 中子的弹性散射过程 57
3.2.3 慢化剂的性质 62
3.2.4 慢化时间与中子年龄 63
3.2.5 反应堆能谱 64
3.3 单群中子的扩散 663.3.1 斐克扩散定律 66
3.3.2 连续性方程 69
3.3.3 扩散方程 70
3.3.4 稳态扩散问题的解 73
3.3.5 扩散长度与徙动长度 75
3.3.6 扩散时间与中子寿命 78
习题 79
第4章 均匀反应堆的临界理论 804.1 均匀裸堆的单群扩散理论 804.1.1 均匀平板裸堆单群扩散方程的解 80
4.1.2 均匀裸堆的单群临界方程 83
4.1.3 圆柱形均匀裸堆临界方程的解 84
4.1.4 临界方程的应用 88
4.2 有反射层反应堆的单群扩散理论 894.2.1 有反射层平板堆的单群临界方程 89
4.2.2 反射层节省 92
4.2.3 反射层对中子通量密度分布的影响 93
4.3 栅格的非均匀效应及处理方法 944.3.1 栅格的非均匀效应 95
4.3.2 栅格的均匀化处理方法 95
4.4 中子通量密度分布的不均匀性及展平方法 96
习题 98
第5章 核反应堆内反应性的变化 1005.1 反应性及其变化影响因素 100
5.2 燃耗效应 1025.2.1 运行过程中核燃料的燃耗及转换 102
5.2.2 运行过程中核燃料核密度的变化规律 103
5.2.3 反应堆寿期与燃耗深度 106
5.3 中毒效应 1075.3.1 毒性与中毒反应性 107
5.3.2 氙中毒（^(135)Xe） 108
5.3.3 钐中毒（^(149)Sm） 118
5.3.4 非饱和毒物的中毒效应 121
5.4 温度效应 1215.4.1 温度效应产生的原因 121
5.4.2 温度效应的定量描述 122
5.4.3 温度系数对核反应堆运行特性的影响 125
习题 126
第6章 反应性控制 1296.1 反应性控制的任务、原理及方法 1296.1.1 反应性控制中所用的几个物理量 129
6.1.2 反应性控制的任务 129
6.1.3 反应性控制的原理及方法 130
6.2 控制棒控制 1326.2.1 控制棒的价值 132
6.2.2 控制棒的干涉效应 135
6.2.3 控制棒插入深度对堆芯功率分布的影响 135
6.2.4 船用压水堆控制棒的运行要求 136
6.3 可燃毒物控制 1366.3.1 可燃毒物材料 136
6.3.2 可燃毒物的布置及对k_(eff)的影响 137
习题 139
第7章 核反应堆中子动力学 1407.1 中子动态学基础 1407.1.1 简单的中子动态学 140
7.1.2 缓发中子的作用 141
7.1.3 缓发中子对控制起作用的物理条件 142
7.1.4 反应堆周期 143
7.2 点堆中子动力学方程 1447.2.1 点堆动力学方程的导出 144
7.2.2 点堆中子动力学方程的特点及应用范围 147
7.3 阶跃引入反应性时点堆动力学方程的解 1487.3.1 倒时方程的导出 148
7.3.2 倒时方程根的分析 149
7.3.3 例题分析 150
7.4 点堆动力学方程的近似解 1517.4.1 单组缓发中子近似模型 151
7.4.2 常数缓发中子源近似模型 151
7.4.3 瞬跳近似 151
7.5 有外中子源时稳态与临界问题 1527.5.1 次临界公式 153
7.5.2 向临界迫近的中子动态学特性 153
7.5.3 无限缓慢提棒与下界周期 154
7.6 点堆中子动力学方程的数值解 1567.6.1 点堆中子动力学方程的矩阵形式 156
7.6.2 微分方程的刚性问题 157
7.6.3 点堆方程数值求解中的刚性问题 157
7.6.4 隐式差分法求解点堆方程 159
7.7 多群时空中子动力学方程 1607.7.1 反应堆时空中子动力学方程的基本形式 160
7.7.2 时—空中子动力学方程的求解 161
习题 162
第8章 舰船核反应堆核设计 1648.1 舰船核反应堆的核设计准则 1648.1.1 堆芯燃耗要求 164
8.1.2 功率分布控制要求 164
8.1.3 堆芯反应性控制 164
8.1.4 反应性系数 165
8.1.5 核设计可信度要求 165
8.2 舰船核反应堆设计分析概述 1658.2.1 核数据库 165
8.2.2 燃料组件均匀化计算 166
8.2.3 堆芯临界燃耗分析 166
8.2.4 分析结果的验证 167
习题 167
第9章 核反应堆物理试验 1689.1 概述 168
9.2 外推法测量反应堆临界参数 1699.2.1 外加中子源源强的估算方法 169
9.2.2 外推法测量临界参数的基本原理 170
9.2.3 外推临界安全的具体措施 173
9.3 堆芯中子通量密度的测量 1739.3.1 活化探测器 174
9.3.2 自给能探测器 177
9.4 堆芯反应性的测量 1799.4.1 周期法测量反应性 179
9.4.2 动态跟踪法测量反应性 180
9.4.3 落棒法测量反应性 181
习题 184
附录1 核常数表及转换因子表 185
附录2 核素基本参数及微观截面 186
附录3 贝塞尔函数 200
附录4 反应性-周期（ρ～T_0）关系表 202
参考文献 203
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