反应堆试卷B答案

核反应堆物理分析 试卷B

考试时间为90分钟 题号 得分 一 二 三 四 总分 说明： 1) 学生可带计算器，不得带其他与考试无关的物品。

2) 答案写在后面答题纸上。最后一页为草稿纸，其余为答题纸，试卷与答题纸及草稿

纸不得拆开。

3) 一些常用参数为已知，波动方程的解可参考下表，等等。 第一部分 名词解释（共20分） 一、 (共5小题，每题4分) 1) 多普勒效应

所在院系 学考生姓班由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。 2) 能量自屏效应

当中子截面呈共振峰形状时，在共振能量附近有很大的增大和剧变，这就导致中子通量密度急剧下降畸变，在共振峰能量附近出现很大的凹陷，这种现象称之为共振的“能量自屏效应”。

3) 中子的平均寿命

在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。 4) 裂变产物中毒

由于裂变产物的存在，吸收中子而引起的反应性变化称为裂变产物中毒。 5）临界硼浓度

随着反应堆的运行，堆芯中反应性逐渐地减小，所以必须不断的降低硼浓度，使堆芯保持在临界状态。这时的硼浓度称为临界硼浓度。

第二部分 简答题（4道题，每题5分，共20分） 1）可裂变同位素如何利用？

可裂变同位素对于热中子的反应截面较小，可用于快堆中，在快堆中一方面产生部分的裂变能量，另一方面可转化为易裂变核素，用于热堆中，产生裂变能量。 2）直线外推距离如何确定？其意义是什么？

假想从交界面处将中子通量密度的分布曲线按它在交界面处的斜率向真空作直线外推，则在离开交界面某个距离d处的位置上中子能量密度将等于零，d称为直线外推距离。

其意义在于利用斐克定律给定边界条件，确定计算参量。 3） 慢化剂温度系数如何设计？

为了保证慢化剂温度系数为负值，设计时要注意水铀比，保证处于欠慢化区；同时要注意控制硼浓度不要超过最大值。即在最大允许硼浓度时，水铀比仍处于欠慢化区。 4） 反应堆正好临界时缓发中子如何起作用？

反应堆正好临界时缓发中子处于平衡状态，由于其寿命较瞬发中子长很多，所以大大延长了中子每代时间，使得中子密度变化比单由瞬发中子寿命计算值慢得多，因而使得反应堆来得及人工控制。

第三部分判断题（每题2分，共20分）

1) 控制棒在堆芯中心位置移动时的微分价值最高 （√ ） 2) 233U、235U、239Pu、241Pu 都是易裂变同位素 （ √ ） 3) 共振散射与势散射在实验上是可以区分的（√）

4) 中子平均自由程等于散射平均自由程与吸收平均自由程之和（ × ） 5) 压水堆中中能区中子能谱符合1/v律 （ × ）

6) 中子的慢化主要靠中子与慢化剂核的弹性散射进行 （ × ） 7) 反应堆点堆模型没有考虑几何位置 （ √ ） 8) 停堆后氙的浓度先升后降 （ √ ）

9) 反应堆“紧急停堆”，是引入大的负反应性使反应堆立即关闭 （× ） 10)负温度系数可以使得反应堆内温度变化时功率能自行补偿调节（√） 第四部分 计算题（4道题，每题10分，共40分）

4-1设半径为R的均匀介质球体内，每秒每单位体积均匀产生S个中子，试求球体内的中子通量密度分布。

解：以球心为原点建立球坐标系，建立扩散方程：

SD2aS 即：2a

DD边界条件：i. 0, 通解：(r)Aii.. (Rd)0,

iii. lim4r2J(r)0

r0exp(r/L)exp(r/L)SC rrarr由条件iii：lim4r2J(r)lim4D[A(1)er/LC(1)er/L]0AC

r0r0LL再由条件ii：

所以：(r)(Rd)S[exp(r/L)exp(r/L)]1S

a[exp(RdRd)exp()]rLLa4-2 试求边长为a，b，c（包括外推距离）的长方体裸堆的几何曲率和中子通量密度分布。

设有一边长为a=b =0.6m，c=0.8 m（包括外推距离）的长方体裸堆，L=0.04 m，τ=6 cm2。求达到临界时所必须的k∞。

-22解：几何曲率：Bg()2()2()270.18 ( m )

abck12应用修正单群理论，临界条件变为：2Bg

M其中：M2L20.0022 ( m2 )

k1.154

4-3设在某动力反应堆中，已知平均热中子通量密度为φ，燃料的宏观裂变截面f，栅元中宏观吸收截面，燃料与栅元的体积比V栅aUO2UO2/V= ε，试求135I，135Xe平衡浓度和平衡氙中

毒。（γI，γXe已知） 解：由已知条件可得：

4-4设有一反应堆具有温度系数为-4×10-5K，并等于常数。试求：

1） 堆内平均温度从350K升到480K和从580K降到480K时，剩余反应性的变化值； 2） 若堆内平均温度变化率为50K/h，上述两种情况下的反应性变化率。 解：1） 2)