而对于一枚降能的中子来说。 它的‘一生’则要经历慢化和扩散两个过程。 其中慢化的平均时间称为慢化时间,扩散的平均时间称为扩散时间。 中子寿命呢,就可以表示为慢化时间加扩散时间——这应该算是小学一年级难度的加法…… 换而言之。 中子在一次核反应中存在的时间,可以用自由程除以运动速度得到,也就是对平均能降进行积分。 等到了这一步。 一个至关重要的概念便出现了。 这也是一个在量子力学与流体力学、以及电动力学中都广泛出现的概念: 流密度,j=pv。 所谓流密度,指的是可以用来描述系统内物理量变化的一个量。 从它的样子就可以看出它的意思: 密度乘以速度。 密度代表着微元,而速度是与系统边界相垂直的,这表示着离开或者进入系统的微元。 在核工程中。 取中子密度为n,则有中子通量密度,也是中子流密度中子Φ=nv中子/(m^2·s)。 也就是每秒经过单位面积的中子数量。 既然中子通量密度可以衡量体系内中子水平的变化情况,再结合到宏观截面Σ具有反应概率的物理意义,所以就可以定义核反应率r中子r=ΣΦ中子/(m^3·s)。 这代表着发生核反应的概率,也就是平均单位体积内单位时间内反应掉多少个中子。 这个概念非常简单,也非常好理解。 徐云指出的地方,便是两个步骤中中子密度的对比差值出现了异常。 依旧是举个不太准确但比较好懂的例子来描述这个情况: 假设你叫李子明,在一所小学的三年二班读书。 你的班级在教学楼的三层,整栋教学楼相同的教室有几十间,并且一层只有一个入口。 那么所有人去班级的步骤肯定都是这样的: 先通过一层入口,沿着楼梯走到各自楼层,然后再进入自己班级。 也就是…… 某段时间内。 进入三年二班这间教室的人数,肯定要远小于从一层进入教学楼的总人数。 换而言之。 二者的比例不说是几比几吧,肯定是要小于……或者说远小于1的——一个班级按照50个人算,走进教学楼的最少有数百号人。 但诺里斯·布拉德伯里计算出的这个框架却不一样。 它显示的比值是大于1,就相当于走进班级的人要比走进教学楼的人多,那么这显然就是哪里出问题了。 “an(r,t/)at=s(r,t)-ΣaΦ(r,t)-▽·j(r,t)……” “加入一个稳态情况aΦ/at=0,那么就有d2Φ(r)dr2+2rdΦ(r)dr-Φ(r)l2=0……” “引入菲克定律……所以以中子通量密度Φ(r,t)为待求函数,改写连续性方程为1/vaΦ/at=s-ΣaΦ+d▽^24Φ……” 写到这里。 陆光达的笔尖忽然便是一用力,生生在算纸上戳破了一个洞。 但平日里无比节俭的陆光达这次却没有露出丝毫心疼的表情,而是死死的盯着自己计算出来的这道公式。 1/v(aΦ/at)=s-ΣaΦ+d▽^24Φ。 这个公式第一眼看起来可能有些陌生。 但如果把最后【4Φ】的4给去掉,想必许多聪明的同学便认出来了。 没错! 这便是一切核工程的起点,整个核工程物理最重要的方程之一…… 中子扩散方程。 它描述了中子通量密度分布的变化情况,并且在空间上是一个二阶微分方程,在某些情况下能够变成赫姆霍兹方程作出波动解。 同时它在时间上是个一阶微分方程,可以得到时间上的单调发展情况。 一般来说。 对于任何一个完整的框架,你都可以从中反推出这道公式的正确表达式。 但M.bOWUCHina.com