堆物理复习题.pdf

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1、 1 反 应 堆 物 理 1 中子与原子核相互作用有吸收和散射两种形式，吸收又包括 、和 等形式，散射又有 和 。2宏观截面表示一个中子与一立方厘米内原子核发生核反应的 ，其单位是 。宏观截面与 和 有关，它们的关系式是 。3中子按照能量分为 、，绝大多数裂变中子是 ，需经过散射碰撞而降低速度，这个过程叫 。4235U 一次裂变，平均放出中子 个，平均释放能量 ，大部分能量是以 释放出来的。裂变中子中的 是由裂变产物放出的缓发中子。5燃料235U 的富集度的定义：。6压水反应堆中，用水做 剂和 剂，用于前者是因为它有 、及 的性质，用于后者是因为它有 、和 的性质。7反应堆运行时，由裂变产生的

2、毒物中主要有 和 ，在长时间的稳定功率下运行时毒物是 的。8反应堆运行过程中，对运行影响较大的毒物是 、其产生与衰变链是：9碘坑形成的原因是 。10反应堆内采用的慢化剂常用核素是 、，在压水堆中采用的是 。11.中子在反应堆内有 、和 五个过程。12 可做核燃料的物质同位素有 、。13.核裂变具有 、和 等特点。14.常用控制棒材料有 、和 等，大亚湾核电厂用的是 ，HTRPM 用的是 。16.反应堆运行时，氙的消失有 和 两种途径。18.中子从堆内逃逸的现象叫 ，为减少这种损失，在堆芯周围装有 。19 氙毒是由于气态裂变产物 具有很大的 而构成的反应性损失。20.反应性温度系数是 ，在功率运

3、行时，它包括燃料温度系数，又叫 ，它的效果是 的，它是由 引起的。还包括慢化剂温度系数，它的效果是 的。燃料温度系数的绝对值 慢化剂温度系数的绝对值。23 中子有效增殖因数的定义为：，它主要决定于 和 。24反应性的定义是 。25 写 出 无 限 介 质 增 殖 因 数 的 四 因 子 公 式 ，这 因 子 分 别 被 称为 ，。26反应堆有 、三种状态，他们的中子有效增殖因数 Keff分别为 、和 。在稳定功率运行时反应堆处于 ，而停堆时是处在 。27反应堆瞬发临界条件是 ，其机理为 ，其特征是 ，这种瞬发临界工况是绝对不允许发生的，在设计上已加以防止。28反应堆控制方式有 、等。最常用的是

4、 。29控制棒的反应性当量大小主要取决于 和所在位置的 。2 30有源次临界反应堆内，中子密度与 Keff的关系为 。31反应堆功率增大周期（即稳定周期）定义是 ，数学表达式为 ，开堆时一般测量功率增长 所用时间，即倍增周期，它近似等于 倍的 e 倍周期（稳定周期）。32反应性与反应堆稳定周期的关系：。33.氙毒的定义是 。34 反应堆停堆后仍然要释放余热，其大小与 、有关。36.功率反应性系数是 ，也称为 功率系数 。37.反应性绝对单位是 ，常用单位是 ，两单位的换算是 ，中子通量单位是 。1.反应堆功率正比于 。A：最大通量 B：平均通量 C：最小通量 2.启动后，处于功率提升阶段运行的

5、反应堆，氙毒将随时间增加而增大，其原因是 。A：碘的浓度未达到平衡 B：氙的浓度未达到平衡 C：AB 3.碘坑中启动的反应堆，其临界棒位将比正常启动时的棒位 。A：高 B：低 C：相同 4.碘坑中启动后的反应堆，控制棒将不断下插，其原因是 。A：氙的自衰变 B：中子消毒 C：AB 5.反应堆从高功率降到低功率运行，其它参数不变，控制棒将不断提升，其原因是 。A：氙的自衰变减少 B：氙的中子消毒减少 C：氙增加了 6.处在临界状态下的反应堆的功率是 C 。A：很高的 B：一定的 C：任意的 13.反应堆次临界时的外推临界试验中，使用的外推临界图的理论依据是 。effiiit-kTTe1 :C,1

6、 :B ,:A061/50 9.若反应堆在启动临界后的 t 秒内，通量增加到原来的 1.5倍，换成周期为 。A：Tt1.5 B：Tt1.5 C：Ttln1.5 D：Ttln1.5 10.只有在停堆后才有碘坑，这种说法是 的。A：对 B：不对 12 缓发中子的存在使中子倍增周期 。A：变大 B：变小 C：不变 13 在有源的次临界反应堆内，中子通量是 的。A：不断上升 B：不断下降 C：一定 14.反应堆的自稳定性能是由 实现的。A：调节控制棒 B：负温度系数反馈 C：AB 15.中子与靶核的作用有哪些类型的核反应？16.在反应堆内最重要的中子与核的反应是哪些？17 什么是中子的弹性散射？19.

7、弹性散射在反应堆内有何重要意义？20.什么是中子与靶核的非弹性散射？3 21.什么是辐射俘获反应？22.举例说明辐射俘获反应在反应堆内的重要意义？23.什么是裂变反应？24.说明中子与重核裂变反应在压水反应堆的重要性。25.中子与靶核发生某类核反应的可能性大小用什么来度量？26.什么是微观散射截面s？27.什么是微观吸收截面a？28 什么是微观总截面t？29 什么是中子与靶核发生某类反应的宏观截面？30.说明宏观截面的物理意义。31.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？32.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

8、。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)1(1E成正比（对（n，）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。33.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）（En1ev），f从 4000ba-80ba 与E1成正比变化。中能区（中能中子）（1ev En1000ev），f基本上是平滑地随能量增加而下降，从 10ba1.5ba。可见压水堆将快中子慢化成热中子是十分重要的。34简述中子动力学中的点堆模型的物理概念。35.写出点堆动力学方

9、程组。36.解释上题等号右边各项的物理意义。37 什么是倒时方程？38.给出 Te 和倍增周期 T2的关系。39.给出等效单组缓发中子近似下的倒时方程。答案：TTeff1 式中eff为缓发中子份额，为等效缓发中子衰减常数。此式对于估计反应性很方便。40.六组缓发中子的平均寿命是如何计算的？41.请定性绘出热中子通量在燃料内及水通道内的分布。答案：慢 化慢 化燃 料 4 42 请定性绘出共振能量的中子通量在燃料内及水通道内的分布。答案：43.请定性绘出共振区以上的快中子通量在燃料内及水通道内的分布。答案：47.试说明次临界反应堆内中子总数表达式的由来。答案：假定外中子源和中子通量密度分布是均匀的

10、（即点堆模型），设中子源每代发出 S个源中子，那么在反应堆内经过增殖后 第一代末的中子数 effSKSN1 第二代末的中子数 22effeffSKSKSN 第 m 代末的中子数 )1(2meffeffeffmKKKSN 因为是次临界，Keff1，中子代时间约 10-4秒，故在很短时间内 m 近似于，第 m 代末的中子数 Nm 是一个收敛的等比级数，可用下式表达：effKSN1 这就是很有用的次临界增殖公式。48 列出两例反应堆内产生新的核燃料的俘获反应。答案：（1）对用铀作燃料的反应堆 UnU239921023892)2323(239942399323992PuNpU天分（2）对用钍作燃料的反

11、应堆 ThnTh233901023290)2722(233922339123390UPaTh天分 49.什么叫做转换？50.什么是可转换同位素？什么是铀钚循环和钍铀循环？51.试从转换比 CR 的概念出发，推导出转换堆与增殖堆的概念。52.235U 裂变时出现哪些反应产物？慢化剂 慢化剂 燃料棒 慢化剂 慢化剂 燃料棒 5 53.什么叫“1/v”吸收体？答案：如果微观截面的大小正好和中子速度的大小成反比，这种情况就称为 1/v 特性。在低能区（E2eV），许多核的微观吸收截面a按 1/E规律变化，即服从“1/v”律，我们称这些元素为“1/v”吸收体，对于多数轻核，中子能量从热能一起到几兆电子伏

12、，其吸收截面都近似地符合 1/v 律。然而对于重核，如轴238核，中子在稍高于热能的能量范围内就出现强烈的共振吸收，吸收截面都不符合 1/v 律。54.什么是平均自由程？55 如果宏观总截面为宏观吸收截面与宏观散射截面之和，则总的平均自由程应该为吸收平均自由程与散射平均自由程之和，对吗？为什么？55.什么是核反应率？56.什么是中子通量？57 铀235 原子核一次裂变一般放出多少个中子？平均每次裂变放出的中子数是多少？58.裂变能在堆芯的什么部位释放出来？59.写出反应堆的功率与通量的关系式。60.什么叫裂变产物？61 活化产物的定义是什么？举例说明。答案：一种稳定核素与中子发生核反应生成的放

13、射性核素，称为活化产物。例如：ConCo60275927),(，NiCo60286027 62.请举出几种重要的活化产物与裂变产物。答案：活化产物：H3，N16，Co60，Mn54，Sb124 等。裂变产物：Cs137，I131，Xe135，Sr90，Kr85，Zr85 等。63.什么叫毒素？答案：裂变产物中有些元素核，如氙和钐，具有相当大的吸收截面，它们将消耗堆内的中子，通常把这些吸收截面大的裂变产物叫毒素。64.由裂变过程发射出来的中子可以分成二个大类，它们是 中子和 中子。65.什么叫瞬发中子？它们是如何产生的？66.缓发中子是如何产生的？67.什么叫缓发中子份额？68.什么叫裂变中子能

14、谱？给出裂变中子的能量变化范围。69.热中子的定义是什么？答案：与它们所在的介质原子（或分子）处于热平衡状态中的中子。70.热中子平均速度与 有关，当 增加时，中子平均速度 。71.当慢化剂温度增加时，热中子谱向什么方向移动？72.在有中子吸收的压水堆活性区中，热中子平均速度要比介质平均热运动速度 。73.一般中子截面表上所说热中子所对应的中子温度为 ，与此温度相对应的中子速度（最可几速度）为 ，相对应的电子动能为 。74.什么是反应堆内热中子扩散现象？75.将中子密度随时间的变化率用产生数、泄漏数和吸收数表示。76.解释热中子扩散长度（L）的物理意义。6 77.解释中子年龄的物理意义。78.

15、解释徙动面积 M2的物理意义。79.a.优质慢化剂的三个主要性质是什么？b.慢化剂的原子量应该多大为好？80.常用的慢化剂有 、和 等。81.试述水作为冷却剂与慢化剂的优缺点。82.硼的慢化能力不小，为什么它不能用作慢化剂？83.为什么天然铀反应堆不能用轻水做慢化剂？84.什么叫自持链式反应？85.给出无限介质增殖系数K的定义。86.“四因子公式”描述了什么？87.给出快中子裂变因子的定义。88.给出热中子利用因子 f 的定义。89.给出热中子裂变因子的定义。90.为什么长期运行中会发生变化？91.试解释当冷却剂温度升高时热中子利用因子 f 的变化。答案：在欠慢化栅格布置的情况下，冷却剂温度升

16、高意味着冷却剂密度降低，则冷却剂宏观吸收截面降低，所以 f 升高。92.哪些运行措施可以改变四因子公式中的热中子利用因子 f？93.中子毒物的存在明显改变了反应堆四因子公式中的 。98.KKeff与之间的关系如何？99.给出中子不泄漏几率 PL的定义 100.试给出单群理论的临界方程 101.什么是临界系统、次临界系统和超临界系统？102.什么叫临界质量？什么叫临界尺寸？103.什么叫瞬发超临界？104.为什么不允许出现瞬发超临界？105.定性画出在次临界、临界、超临界状态下，反应堆功率随时间的变化。106.在有中子源的反应堆中，Keff 小于 1 时是否有可能获得增加的计数率？为什么可能或为

17、什么不可能？答案：有可能。如果 Keff1 时，源中子弥补了裂变链中的损失，中子总数则保持不变。如果反应性（正的）增加，反应堆变得更加有效，尽管此时反应堆的有效增殖系数Keff 仍然小于 1（但已非常接近于 1），但由中子源产生的中子除弥补裂变链的损失外还有富裕，由此造成反应堆内的中子计数率随时间的延续而增加，就好像反应堆是处于超临界状态一样。107.反应堆的临界质量或体积的大小取决于反应堆的_与_。108.在反应堆堆芯成分相同的条件下，几何形状不一样，哪种几何形状的临界质量最小？为什么？109.什么是反射层节省？110 反射层的作用是什么？111.反射层既然对反应堆很重要，是不是反射层越厚越

18、好？112.试给出中子“代时间”的定义？7 答案：中子从核裂变开始到其被吸收或泄漏的平均时间间隔。113.中子代时间由哪几部分组成？用图表示。答案：见下图。裂变发生 中子释放 中子热化 中子被吸收或泄露 对缓发中子约 13 秒 对瞬发中子约 10-14秒 中子寿命 中子孕育时间 减速时间 扩散时间 中子代时间 中子诞生 中子死亡 114.中子代时间是怎样计算出来的？115.试说明缓发中子在反应堆控制中的作用 答案 由于缓发中子增大了相当于两代中子之间的平均时间间隔，亦即增大了中子代时间，使得反应堆功率变化速度变慢，从而使得反应堆能被控制。116.反应堆功率以 30 秒的稳定周期从 1%PN增加

19、到 20%PN，在上升功率动作过程中，需要多少时间？答案：按 P=P0e t/T，已知 P=20%Pn，P0=1%Pn 和 T=30 秒，可得 t=90 秒。117.在下述倍增时间时，反应堆处何状态？T2 T270 秒 T218 秒。答案：T2反应堆功率趋于稳定在某一值上；T270 秒反应堆超临界，正常提升功率；T21014/cm2sec，2.反应堆尺寸很大（堆芯尺寸超过 30 倍徙动长度）。163.哪些反应堆可以用天然铀作燃料？答案：重水慢化、重水冷却热中子反应堆；石墨慢化、气体冷却热中子反应堆；石墨慢化、轻水冷却热中子反应堆。174 什么是换料周期？答案：两次换料之间的时间间隔称为反应堆的

20、换料周期。175.什么是堆芯寿期？答案：在额定功率和额定参数下运行时，当反应堆的有效增殖系数 Keff 降到 1（即把控制棒全部抽出和硼浓度降到最低）的时候，反应堆满功率运行的时间就称为堆芯寿期。176.燃耗深度的定义是什么？单位是什么？177.既然产生给定数的热功率始终需要相同的裂变数，为什么在堆芯继续产生恒定功率时 U235 燃耗速率会减小？答案：当裂变物质 U235 的百分率降低时，裂变物质 Pu239 的数量在增加，Pu239的裂变所产生的功率份额在增加，这样，U235 燃耗的速率就减小了。178.铀钚循环热中子反应堆对能量输出有贡献的裂变物质主要有哪些？答案：主要有 U235、Pu2

21、39 和 Pu241 等。低燃耗时主要靠 U235 裂变输出能量，11 随着燃耗的加深，Pu239 裂变对能量输出的贡献将逐步增加。179.什么是卸料燃耗深度？它受什么影响？答案：堆芯卸料时所达到的燃耗深度称为卸料燃耗深度。它受两方面影响：1)反应堆核特性，主要是指反应堆中初始后备反应性；2)燃料元件本身的性能，主要是指燃料元件在各种工况下的稳定性。183.什么是控制棒间的干涉效应？答案：一般情况下，反应堆有较多的控制棒，这些控制棒同时插入堆芯时，总的价值并不等于各根控制棒单独插入堆芯时的价值的总和。这是因为一根控制棒插入堆芯后将引起堆芯中中子通量（密度）的畸变，这势必影响到其它控制棒的价值。这种现象称之为控制棒间的相互干涉效应。184.停堆裕度的定义是什么？答案：停堆裕度的定义：假定最大价值的一束棒全部卡在堆外，其余所有控制棒全部插入堆内，由此使反应堆处于次临界或从现时状态将达到次临界，使堆次临界的反应性总量称停堆裕度，或称停堆深度。185.什么是后备反应性（或剩余反应性）？答案：在任何时刻通过对控制元件和其它用于控制反应性的毒物的调节所能获得的最大反应性。186.什么是热中子通量不均匀系数？答案：堆芯内热中子通量的最大值与热中子通量的平均值之比。