核反应堆物理分析和原子核物理习题

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1、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

2、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）(En

3、－10ba。高能区（快中子）(En>100ev)，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

4、子密度；49Keff(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

5、。：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0<ρ<βeff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

6、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。49111.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

7、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：49117.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

8、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量不变，所以四周的фh要比原来的高（如图所示）118.定性绘出由同样富集度燃料组成的堆芯内热中子通量Φth的径向分布（带反射层，无燃耗）。答案：全提棒时热中子通量分布基本上符合贝塞尔函数（或者说明形状也行），反射层内有热中子峰。119.对于新建反应堆若燃料分区布置（由内向外分别为1.8%、2.40%.3.10%），定