核反应堆中学物理分析报告与原子核中学物理习题.docVIP

100. 单位体积内有多种元素的原子核，其宏观截面的表达式是什么？ 答案： 设单位体积内有几种原子核，其核子数分别为N1……Ni……Nn；其对应的微观截面为σ1……σi……σn；则其宏观截面Σ的表达式为： 101. 什么是复核模型？ 答案： 是用来解释入射粒子与靶核发生核反应的一种物理模型。复核模型认为核反应存在一个复核的中间阶段，其过程可表为： a+A－→B*－→C+c 其中a――入射粒子；A――靶核；B*――复核，一般处在激发态；C――新核；c――出射粒子。 102. 试说明微观截面的大致变化规律。 答案： 微观截面在不同入射中子能量及不同靶核质量数的情况下，差别是很大的。对压水堆最重要的几个核反应，一般均可按中子能量不同分为三个区域：在低能区，微观截面或者保持常数（对(n,n)反应）或者与成正比（对(n,γ)反应和(n,f)反应）。 在该区以上是共振区。有多个共振峰存在。在高能区是微观截面的平滑区。103. 试说明235U的裂变截面随中子能量的大致变化规律。 答案： 在低能区（热中子）(Enlev)，σf从4000ba-80ba与成正比变化。 中能区（中能中子）(levEn1000ev)，σf有强烈的共振峰，σf值峰顶200－300ba，峰谷3－10ba。 高能区（快中子）(En100ev)，σf基本上是平滑地随能量增加而下降，从10ba-1.5ba。 可见压水堆将快中子慢化成热中子是十分重要的。 104. 简述中子动力学中的点堆模型的物理概念。 答案： 这是研究反应堆中子动力学的一种近似方法，这种模型假定反应堆内各空间点上的中子通量、密度等参数随时间的变化规律是安全一样的。这时我们把反应堆看作一个集中参数的系统，即一个没有空间分布的“点堆”来研究反应堆。 105. 写出点堆动力学方程组。 答案： i=1，2，…6 为7个联立的微分方程组，其中： N(t)：为与时间相关的中子密度； Keff(t)：为与时间相关的Keff； βeff、βieff：分别为总有效缓发中子份额和第I组有效缓发中子份额； l= Keff∧：为瞬发中子平均寿命，∧为瞬发中子代时间； λi：为第i组先驱有效衰变常数； Ci(t)：为与时间相关的第i组缓发中子先驱核密度； S(t)：为外中子源强度。 106. 解释上题等号右边各项的物理意义。问一临界反应堆阶跃输入一正反应性ρ，试求中子密度的时间响应N(t)，假定无任何反馈，且外中源S(t)＝0。 答案： ：t时刻单位时间内瞬发中子的产生数。 ：t时刻第1－6组缓发中子的产生率的总和。 ：t时刻第i组缓发中子先驱核的产生率。 λiCi(t)：t时刻第i组缓发中子先驱核的衰变率。 S(t)：为外中子源强度。 107. 当0ρβeff的情况下，根据上题解的形式，定性画出N(t)～t的关系曲线。 108. 在上题曲线中，请指明瞬变段、过渡段和稳定段。 答案： 1.瞬变段 2.过渡段 3.稳定段，在这段的周期称为渐近周期或稳定周期，平时所称的反应堆周期也是指这段的周期，即功率上升e倍所需的时间。 109. 什么是倒时方程？ 答案： 倒时方程是表达反应堆周期和反应性之间的关系式，是反应堆运行中通过测量周期来确定反应性方法的理论依据。 110. 给出倒时方程。 答案： 式中ρ为反应性，T为e倍周期即周期Te。 111. 给出Te和倍增周期T2的关系。 答案： 112. 给出等效单组缓发中子近似下的倒时方程。 答案： 式中βeff为缓发中子有效份额，λ为等效缓发中子衰减常数。 此式对于估计反应性很方便。 113. 六组缓发中子的平均寿命是如何计算的？ 答案： 114. 等效单组缓发中子衰减常数λ是如何计算的？ 答案： λ：定义为六组缓发中子平均寿命的倒数。 即 式中 115. 反应堆运行时，监测堆芯中子通量密度分布的目的是什么？ 答案： 主要目的在于要保证堆芯里任何一点所产生的最大功率都不会导致燃料元件（包括芯块和包壳）的损坏，其次是全堆芯核功率的度量和监测。 116. 压水型反应堆稳定运行在90%FP，此时手动功率调节棒组在20秒内连续提升20步后停止不动，按HZP下刻度计算输入了约＋100pcm的反应性。假定此反应堆不带二回路运行，试在坐标图上分别定性的画出堆芯反应性和功率随时间的变化曲线。 答案： 117. 上题中若堆芯中央插入一束控制棒，фth的径向分布有何改变？为什么？ 答案： 掉棒后的фth的径向功率分布由下题右图中的虚线所示。中央C位置落棒后，C及其附近的热中子被控制棒大量吸收，所以C位置及附近区域形成фh的凹坑，因为保持功率不变即堆芯平均通