【化】 macroscopic cross-section
【电】 macroscopic
section
【化】 cross profile; cross section
在核物理学和核工程领域，"宏观截面"（Macroscopic Cross Section）是一个核心概念，用于描述粒子（如中子）与单位体积内靶物质发生特定类型相互作用的概率。其详细解释如下：
宏观截面（符号常表示为 $Sigma$）定义为： $$Sigma = n cdot sigma$$ 其中：
物理意义：$Sigma$ 的数值越大，表明粒子在单位路径长度内与靶物质发生相互作用的概率越高。其单位为 $text{cm}^{-1}$。
宏观截面直接关联粒子在介质中的平均自由程（$lambda$）： $$lambda = frac{1}{Sigma}$$ 即粒子在两次相互作用之间穿行的平均距离为 $lambda$。例如，中子在水中的宏观吸收截面越大，其被吸收前运动的距离越短。
中子输运计算
在核反应堆设计中，宏观截面用于计算中子通量衰减率。例如，中子穿过屏蔽材料时，其通量 $phi(x)$ 满足： $$phi(x) = phi_0 e^{-Sigma x}$$ 其中 $Sigma$ 为总宏观截面。
反应率计算
中子引发核裂变的反应率 $R$ 由下式给出： $$R = Sigma_f cdot phi$$ $Sigma_f$ 为宏观裂变截面，$phi$ 为中子通量。
| 参数 | 微观截面（$sigma$） | 宏观截面（$Sigma$） |
|---|---|---|
| 物理意义 | 单个原子核与粒子作用的概率 | 单位体积内所有原子核与粒子作用的概率 |
| 量纲 | 面积（$text{cm}$） | 长度的倒数（$text{cm}^{-1}$） |
| 依赖因素 | 核性质、入射粒子能量 | 核密度 + 微观截面 |
中文核学会术语定义
中国核学会《核科学技术术语》将宏观截面定义为"单位路径长度内中子与介质原子核发生相互作用的概率" 。
（来源：中国核学会）
国际原子能机构（IAEA）文件
IAEA《核反应堆物理基础》指出宏观截面是反应堆物理计算的核心参数，直接决定中子能谱分布 。
经典教材
J.R. Lamarsh《核反应堆分析》详细推导了宏观截面与中子通量衰减的数学关系 。
（来源：Lamarsh, J.R., Introduction to Nuclear Reactor Theory）
实验测量方法
美国阿贡国家实验室通过中子透射实验测定宏观截面，技术报告见其官网 。
宏观截面的实际计算需考虑中子能量依赖性和介质成分。例如，在铀-235燃料中，$Sigma_f$ 随中子能量降低而增大，这一特性是热中子堆设计的基础。
宏观截面是核物理中描述中子与物质相互作用的重要参数，其定义和特性可总结如下：
宏观截面（Σ）表示一个中子在介质中行进单位距离时，与单位体积内所有原子核发生核反应的平均概率。其计算公式为： $$ Σ = Nσ $$ 其中：
宏观截面与以下因素相关：
若某材料单位体积含10²²个核，单个核的微观截面为10⁻²⁴ cm²，则宏观截面为： $$ Σ = 10^{22} times 10^{-24} = 0.01 , text{cm}^{-1} $$ 表示中子每移动1厘米，有1%的概率发生反应。
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