核言碎语（178）-原子质量数与中子慢化

131 原子质量数与中子慢化

Atomic Mass Number and Neutron Slowing Down

（https://www.nuclear-power.com/）

原子质量数与中子慢化

The moderator, which is important in thermal reactors, is used to moderate, that is, to slow down neutrons from fission to thermal energies. The probability of fission occurring depends on incident neutron energy, and physicists calculate with fission cross-section, which determines this probability.

慢化剂，在热核反应堆中很重要，是用来缓和，也就是说，减缓中子从裂变转化为热能的速度。裂变发生的概率取决于入射中子能量，物理学家通过裂变截面计算确定了这个概率。

Nuclei with low mass numbers are most effective for this purpose, so the moderator is always a low-mass-number material. Commonly used moderators include regular (light) water (roughly 75% of the world’s reactors), solid graphite (20% of reactors), and heavy water (5% of reactors). Beryllium and beryllium oxide (BeO) have been used occasionally, but they are very costly. Low-mass number materials are effective due to high logarithmic energy decrement per collision (ξ) as a key material constant describing energy transfers during a neutron slowing down.

为此目的，低质量数的原子核是最有效的，所以慢化剂总是低质量数的材料。常用的慢化剂包括普通（轻）水（大约占世界反应堆的75%），固体石墨（占反应堆的20%）和重水（占反应堆的5%）。铍和氧化铍（BeO）偶尔被使用，但它们非常昂贵。低质量数材料是有效的，因为每次碰撞的高对数能量衰减（ξ）是描述中子减速过程中能量转移的关键材料常数。

注：

（以下内容来自百度百科）

慢化剂，又称中子减速剂。为使核裂变反应得以有效地进行，一种被加入反应堆内用来减慢中子运动速度的物质。

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慢化剂材料

石墨中的碳元素，以及水中的氢元素都能起到慢化作用。因此通常用于热中子反应堆慢化剂的有三种材料

轻水（H2O）是含氢物质，慢化能力大，价格低廉，但吸收截面较大，对金属有腐蚀作用，易发生辐射分解。

重水（氘，D2O）的吸收截面小，并可发生（ γ，n ）反应而为链式反应提供中子；缺点是价格昂贵，还要细心防止泄漏损失、污染和与氢化物发生同位素交换。

石墨的吸收截面低于重水，且价格便宜，又是耐高温材料，可用于非氧化气氛的高温堆中。

此外，还可用碳氢化合物、铍等作慢化剂材料。铍的慢化能力比石墨好，用它作慢化剂可缩小堆芯尺寸，但铍有剧毒 、价格昂贵、易产生辐照肿胀，故使用受到限制。

(待续)