核反应堆工程概论作业

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1、核反应堆工程概论2007.9核反应堆工程概论——习题作业——第二章核物理基础2.1假设一个成年人体内含有0.25kg的钾，其中0.012%的钾是放射性Beta的发射体钾-40(半衰期1.3x109a)。试计算该人体的活度。2.2以MeV为单位计算下列三种聚变反应中释放的能量：使用质量=1.007825;=2.014102;=3.01605;=3.01603;=4.002603;=1.008665。质量单位为原子质量单位u：1u=1.6605655x10-27kg。假设前两个反应以相同的速率同时发生，而第二种反应

2、中生成的3H(氚)又迅速地发生了第三个反应。试估算1kg的氘发生上述三中聚变反应后理论上可得到多少能量。将结果与1kg的235U裂变所释放的能量相比较。2.3氢的热中子俘获微观截面为0.33靶，氧是2x10-4靶。试分析水分子的热中子俘获宏观截面(水的密度取1.0吨/米3)。比较该宏观截面中氢和氧的贡献比例。2.4如果每100个铀原子裂变产生25个稳定的裂变产物气体原子(气体为单原子气体)，试分析一座热功率为3000MW的反应堆运行一年产生的裂变气体在标准状态下的体积。2.5每次裂变的裂变产物衰变热可近似描述成

3、Pd=2.85x10-6T-1.2MeV/s。3000MW热功率的反应堆稳定运行T0时间后停堆。试推导停堆后t时刻裂变产物衰变热(剩余发热)功率。时间T、T0、t均以天为单位。2.6100万千瓦电功率的反应堆内每年约多少吨235U裂变？同样电功率的燃煤锅炉每年要燃烧多少吨煤？假设：核电站和火电站的热电转换效率分别为33%和40%。核反应堆内的裂变能皆由235U产生，每次裂变的可回收能量为200MeV。煤的热值取每吨7x106Kcal。第三章中子的扩散、慢化与临界理论3.1试确定在H、C介质中2.0MeV的快中子

4、慢化到1.0eV所经历的平均碰撞次数。3.2（选做）无限大、中能段无吸收的慢化介质中快中子源强为So。定义慢化密度q(E)为单位时间单位体积内慢化到能量E以下的中子数目。中能中子段的通量可近似表示为(E)=C/E，其中C为常数。试推导慢化密度的表达式。并利用稳态情况下q(E)=So，确定常数C。3.3设有均匀化了的一座水慢化反应堆和一座石墨慢化反应堆，它们归并的单群参数如下：3核反应堆工程概论2007.9热群参数D(cm)∑a(1/cm)ν∑f(1/cm)∑f(1/cm)水堆0.35430.1210.1851

5、0.07527石墨堆1.62950.0035480.0063660.002575按照单群理论，分别求解下列问题：(1)K∞，(2)扩散长度，(3)反应堆材料曲率，(4)具有最小堆芯体积的圆柱形反应堆临界尺寸，(5)使Keff=1.2并堆芯体积最小的圆柱形反应堆几何尺寸。思考造成水堆与石墨堆临界尺寸差别的原因。第四章反应堆动态物理－反应性变化与控制4.1裂变产物135I(碘)和135Xe(氙)的简化衰变链如下图所示，(1)：请列出碘和氙两个核素的平均核素密度(NI和NX)随时间变化的微分方程。碘和氙的衰变常数为λ

6、I和λX，氙的微观吸收截面为σa。(2)：给出反应堆稳定运行达到平衡状态时碘和氙的平均核素密度(NIo和NXo)的解析表达式。(3)：计算满功率稳态运行时NXo的具体数值(注意T1/2=ln2/λ)。(4)：在(3)的基础上，估算由于135Xe的存在而导致的对Keff的补偿量，可忽略氙中毒对中子泄漏的影响。裂变材料裂变产额wI=6.45%β衰变β衰变135Cs135Xe135IT1/2=9.1hT1/2=6.6h(n,γ)反应σa=2.65x106barn(1barn=10-24cm2)136Xe135I(碘)

7、和135Xe(氙)衰变链简化示意图第五章中子动力学5.1求使反应堆稳定周期为20秒的阶跃反应性引入量。取[v∑a(1+L2B2)]-1=10-4秒。3核反应堆工程概论2007.9第六、七、八、九章作业《核反应堆工程设计》参考教材第138页，思考题：4.4，4.5，4.6；习题：4.2，4.3第164页，思考题：5.1，5.2，5.4，5.7，5.8，5.9；习题：5.1，5.4第192页，思考题：6.1，6.2，6.4，6.5；习题：6.2，6.4第222页，思考题：7.1，7.2，7.5，7.6；习题：7.1

8、，7.23