Q&A 中子注量率、中子通量

Q:中子注量率和中子通量有区别吗?

A:在中子物理学的范畴,二者是同一个物理概念,即:中子数密度与中子平均速度之乘积。

Q:为何要改名?

A:严格来说,中子通量是曾用名。由于有些人认为其词不达意,所以新的学术规范里修改为中子注量率。这也曾引起很多老同志们的不解,成了老同志和新同志的分水岭。就好比化学上有一个词原本叫惰性气体,后来被改为了稀有气体。70后习惯称惰性气体,80后称惰性气体或稀有气体的都有,90后就几乎就都称为稀有气体。一个简单的学术名词就可以看到历史的变迁和岁月的留痕。

Q:为何词不达意?

A:根据术语在线 (www.termonline.cn),中子注量率 (neutron fluence rate)的定义为:单位时间内进入以空间某点为中心的适当小球体的中子数除以该球体的最大截面积的商,也等于该空间点中子数密度与中子平均速度之乘积 (见载 《电力名词》第二版)。

从概念的用途来说,中子注量率主要是用来计算核反应率的,因此需要统计空间某点上 (被235U占据),单位时间内接收到的任何方向进入以该点为中心的小球体内的中子数目,因为这些中子都有可能引发核反应。这里的关键是以任何方向撞击235U原子核均可以引发核反应,如下左图所示。

为什么是除以该球体的最大截面积而不是除以球体的表面积?如果除以球体的表面积,那就是物理学上通量的含义了。球面积和截面积显然是两个不同的概念,如上右图所示。

计算核反应率的时候,还要用到另外一个概念:微观截面。微观截面是按照截面而非球面的方式定义的,所以中子注量率也需要按照截面的方式来定义,否则就需要在前面乘上一个系数了。

以上的含义,在 “通量”这个通用的数学和物理学名词里面是不能表达的。而用注量率更能表达来自四面八方的含义,于是就进行了更新。现在的中文版反应堆物理教科书已经统一为中子注量率。

来源:微信公众平台 “核能科普ABC”

供稿人:俞冀阳