核反應(yīng)堆物理分析和原子核物理習(xí)題.doc

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1、100. 單位體積內(nèi)有多種元素的原子核，其宏觀截面的表達(dá)式是什么？ 答案： 設(shè)單位體積內(nèi)有幾種原子核，其核子數(shù)分別為N1……Ni……Nn；其對應(yīng)的微觀截面為σ1……σi……σn；則其宏觀截面Σ的表達(dá)式為： 101. 什么是復(fù)核模型？ 答案： 是用來解釋入射粒子與靶核發(fā)生核反應(yīng)的一種物理模型。復(fù)核模型認(rèn)為核反應(yīng)存在一個(gè)復(fù)核的中間階段，其過程可表為： a+A－→B*－→C+c 其中a――入射粒子；A――靶核；B*――復(fù)核，一般處在激發(fā)態(tài)；C――新核；c――出射粒子。 102. 試說明微觀截面的大致變化規(guī)律。 答案： 微觀截面在不同入射中子能量及不同靶核質(zhì)量數(shù)的情況

2、下，差別是很大的。對壓水堆最重要的幾個(gè)核反應(yīng)，一般均可按中子能量不同分為三個(gè)區(qū)域：在低能區(qū)，微觀截面或者保持常數(shù)（對(n,n)反應(yīng)）或者與成正比（對(n,γ)反應(yīng)和(n,f)反應(yīng)）。 在該區(qū)以上是共振區(qū)。有多個(gè)共振峰存在。在高能區(qū)是微觀截面的平滑區(qū)。103. 試說明235U的裂變截面隨中子能量的大致變化規(guī)律。 答案： 在低能區(qū)（熱中子）(En100ev)，σf基本上是平滑地隨能

3、量增加而下降，從10ba-1.5ba。 可見壓水堆將快中子慢化成熱中子是十分重要的。 104. 簡述中子動(dòng)力學(xué)中的點(diǎn)堆模型的物理概念。 答案： 這是研究反應(yīng)堆中子動(dòng)力學(xué)的一種近似方法，這種模型假定反應(yīng)堆內(nèi)各空間點(diǎn)上的中子通量、密度等參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律是安全一樣的。這時(shí)我們把反應(yīng)堆看作一個(gè)集中參數(shù)的系統(tǒng)，即一個(gè)沒有空間分布的“點(diǎn)堆”來研究反應(yīng)堆。 105. 寫出點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程組。 答案： i=1，2，…6 為7個(gè)聯(lián)立的微分方程組，其中： N(t)：為與時(shí)間相關(guān)的中子密度； Keff(t)：為與時(shí)間相關(guān)的Keff； βef

4、f、βieff：分別為總有效緩發(fā)中子份額和第I組有效緩發(fā)中子份額； l= Keff∧：為瞬發(fā)中子平均壽命，∧為瞬發(fā)中子代時(shí)間； λi：為第i組先驅(qū)有效衰變常數(shù)； Ci(t)：為與時(shí)間相關(guān)的第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核密度； S(t)：為外中子源強(qiáng)度。 106. 解釋上題等號(hào)右邊各項(xiàng)的物理意義。問一臨界反應(yīng)堆階躍輸入一正反應(yīng)性ρ，試求中子密度的時(shí)間響應(yīng)N(t)，假定無任何反饋，且外中源S(t)＝0。 答案： ：t時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)瞬發(fā)中子的產(chǎn)生數(shù)。 ：t時(shí)刻第1－6組緩發(fā)中子的產(chǎn)生率的總和。 ：t時(shí)刻第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核的產(chǎn)生率。 λiCi(t)：t時(shí)刻第i組緩發(fā)中子

5、先驅(qū)核的衰變率。 S(t)：為外中子源強(qiáng)度。 107. 當(dāng)0<ρ<βeff的情況下，根據(jù)上題解的形式，定性畫出N(t)～t的關(guān)系曲線。 108. 在上題曲線中，請指明瞬變段、過渡段和穩(wěn)定段。 答案： 1.瞬變段 2.過渡段 3.穩(wěn)定段，在這段的周期稱為漸近周期或穩(wěn)定周期，平時(shí)所稱的反應(yīng)堆周期也是指這段的周期，即功率上升e倍所需的時(shí)間。 109. 什么是倒時(shí)方程？ 答案： 倒時(shí)方程是表達(dá)反應(yīng)堆周期和反應(yīng)性之間的關(guān)系式，是反應(yīng)堆運(yùn)行中通過測量周期來確定反應(yīng)性方法的理論依據(jù)。 110. 給出倒時(shí)方程。 答案： 式中ρ為反應(yīng)性，T為e倍周期即周期Te。 111.

6、給出Te和倍增周期T2的關(guān)系。 答案： 112. 給出等效單組緩發(fā)中子近似下的倒時(shí)方程。 答案： 式中βeff為緩發(fā)中子有效份額，λ為等效緩發(fā)中子衰減常數(shù)。 此式對于估計(jì)反應(yīng)性很方便。 113. 六組緩發(fā)中子的平均壽命是如何計(jì)算的？ 答案： 114. 等效單組緩發(fā)中子衰減常數(shù)λ是如何計(jì)算的？ 答案： λ：定義為六組緩發(fā)中子平均壽命的倒數(shù)。 即 式中 115. 反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，監(jiān)測堆芯中子通量密度分布的目的是什么？ 答案： 主要目的在于要保證堆芯里任何一點(diǎn)所產(chǎn)生的最大功率都不會(huì)導(dǎo)致燃料元件（包括芯塊和包殼）的損壞，其次是全堆芯核功率的度

7、量和監(jiān)測。 116. 壓水型反應(yīng)堆穩(wěn)定運(yùn)行在90%FP，此時(shí)手動(dòng)功率調(diào)節(jié)棒組在20秒內(nèi)連續(xù)提升20步后停止不動(dòng)，按HZP下刻度計(jì)算輸入了約＋100pcm的反應(yīng)性。假定此反應(yīng)堆不帶二回路運(yùn)行，試在坐標(biāo)圖上分別定性的畫出堆芯反應(yīng)性和功率隨時(shí)間的變化曲線。 答案： 117. 上題中若堆芯中央插入一束控制棒，фth的徑向分布有何改變？為什么？ 答案： 掉棒后的фth的徑向功率分布由下題右圖中的虛線所示。中央C位置落棒后，C及其附近的熱中子被控制棒大量吸收，所以C位置及附近區(qū)域形成фh的凹坑，因?yàn)楸３止β什蛔兗炊研酒骄坎蛔?，所以四周的фh要比原來的高（如圖所示） 118. 定性

8、繪出由同樣富集度燃料組成的堆芯內(nèi)熱中子通量Φth的徑向分布（帶反射層，無燃耗）。 答案： 全提棒時(shí)熱中子通量分布基本上符合貝塞爾函數(shù)（或者說明形狀也行），反射層內(nèi)有熱中子峰。 119. 對于新建反應(yīng)堆若燃料分區(qū)布置（由內(nèi)向外分別為1.8%、2.40%.3.10%），定性畫出徑向功率分布曲線。 答案： 120. 請定性繪出熱中子通量在燃料內(nèi)及水通道內(nèi)的分布。 答案： 121. 請定性繪出共振能量的中子通量在燃料內(nèi)及水通道內(nèi)的分布。 答案： 122. 請定性繪出共振區(qū)以上的快中子通量在燃料內(nèi)及水通道內(nèi)的分布。 答案： 123. 請定性繪出快中子通量在柵格（

9、元件與元件之間）內(nèi)的分布。 答案： 124. 請定性繪出熱中子通量在柵格（元件與元件之間）內(nèi)的分布。 125. 請定性繪出新建反應(yīng)堆在熱態(tài)零功率、壽期初、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。 答案： 上下無冷卻劑溫度差，無燃耗，以中心平面為對稱，近似于截余弦函數(shù)（cosπZ/L）分布。 126. 請定性繪出新建反應(yīng)堆在熱態(tài)滿功率、壽期初、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。 答案： 無燃耗堆芯下半部冷卻劑溫度低，上半部溫度高，功率峰值下移至中心平面以下。 127. 請定性

10、繪出新建反應(yīng)堆在熱態(tài)滿功率、壽期末（換料前）、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。 答案：堆芯經(jīng)過全壽期燃耗，中心平面附近燃耗及下半部燃耗深，上部燃耗淺，故上半部峰值，較大，而下半部水溫較 低，雖然燃耗淺，但溫度效應(yīng)占主要地位，因而出現(xiàn)下半部峰值，故呈馬鞍形。 128. 請定性繪出新建反應(yīng)堆在熱態(tài)零功率、壽期末（換料前）、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。 答案： 中下部燃耗深，上下無溫度差，因而峰值出現(xiàn)上部。 129. 何謂臨界試驗(yàn)中的“核發(fā)熱點(diǎn)”（POAH）？ 答案： 這是臨界試驗(yàn)中

11、功率的限制點(diǎn)。由于堆功率在核發(fā)熱點(diǎn)以上會(huì)明顯地引起燃料的多普勒效應(yīng)以及慢化劑的溫度效應(yīng)，對這一階段的試驗(yàn)和測量　結(jié)果產(chǎn)生較為明顯的誤差。 130. 尋找核發(fā)熱點(diǎn)（POAH）有何意義？ 答案： (1) 限制臨界試驗(yàn)中的反應(yīng)性價(jià)值測量在核發(fā)熱點(diǎn)以下功率范圍內(nèi)進(jìn)行，以保證試驗(yàn)測量的精確度。 (2) 功率在此點(diǎn)以上，即有明顯的核功率，也可認(rèn)為是核功率的起點(diǎn)。 (3) 對功率運(yùn)行不具備任何實(shí)際意義。 131. 如何尋找“核發(fā)熱點(diǎn)”？ 答案： 在保持溫度、壓力、硼濃度不改變的情況下，從盡可能低功率的臨界狀態(tài)提升一段控制棒，使堆功率（中子計(jì)數(shù)率）有一穩(wěn)定周

12、期增長，隨時(shí)間記錄計(jì)數(shù)率變化，在半對數(shù)坐標(biāo)中標(biāo)出計(jì)數(shù)率－時(shí)間的的關(guān)系曲線（如右圖）。假如沒有核發(fā)熱引起的反應(yīng)性反饋，則lnN～t曲線是一直線。若觀察到此曲線開始彎曲，則此彎曲開始處，則是發(fā)熱點(diǎn)的位置。必需說明這是逐漸變化的過程，因此發(fā)熱點(diǎn)并不是一個(gè)點(diǎn)，而是一小段區(qū)間。 132. 試說明次臨界反應(yīng)堆內(nèi)中子總數(shù)表達(dá)式的由來？ 答案： 假定外中子源和中子通量密度分布是均勻的（即點(diǎn)堆模型），設(shè)中子源每代發(fā)出S個(gè)源中子，那么在反應(yīng)堆內(nèi)經(jīng)過增殖后 第一代末的中子數(shù) N1=S+SKeff 第二代末的中子數(shù) N2=S+SKeff+SK2eff …… 第m代末的中子數(shù) Nm=S(1++

13、Keff+K2eff+……+Kmeff) 因?yàn)槭谴闻R界，Keff<1，中子代時(shí)間約10-4秒，故在很短時(shí)間內(nèi)m近似于∞，第m代末的中子數(shù)Nm是一個(gè)收斂的等比級(jí)數(shù)，可用下式表達(dá)： 這就是很有用的次臨界增殖公式。 133. 簡要說明次臨界增殖公式的物理意義。 答案： (1) 對于次臨界反應(yīng)堆，當(dāng)外中子源和次臨界度不變時(shí)，系統(tǒng)的中子總數(shù)趨近一穩(wěn)定值。 (2) 次臨界的反應(yīng)堆對外中子源有放大作用，放大倍數(shù)是1/(1-Keff)。 (3) 系統(tǒng)越近于臨界，即Keff越接近1，N就越大，當(dāng)Keff＝1時(shí)，中子總數(shù)無限增大，中子總數(shù)的倒數(shù)（1/N

14、）就趨近于零，這就是用計(jì)數(shù)率倒數(shù)方法(1/N)外推趨近臨界的理論根據(jù)。 134. 假定全部為新裝燃料的反應(yīng)堆內(nèi)有一強(qiáng)度為1000中子/每代的外中子源，已測過235U的自發(fā)裂變中子強(qiáng)度為50中子/每代。堆的次臨界度為1pcm，假定中子不會(huì)從堆內(nèi)泄漏出去，堆外無中子射入反應(yīng)堆。試從理論上估算：當(dāng)堆內(nèi)中子數(shù)趨于穩(wěn)定時(shí)，堆內(nèi)中子總數(shù)約為多少？ 答案： 次臨界下穩(wěn)定后增加公式： ∴　穩(wěn)定后有：N=1050105=1.05108中子 135. 假定全部為新裝燃料的反應(yīng)堆內(nèi)已測過235U的自發(fā)裂變中子強(qiáng)度為50中子/每代。堆的次臨界度為1pcm，假定中子不會(huì)從堆內(nèi)泄漏出去，堆外無中子射入反

15、應(yīng)堆。試從理論上估算：當(dāng)中子數(shù)趨于穩(wěn)定時(shí)，中子總數(shù)約為多少？ 答案： 每代中子源強(qiáng)：　　S＝50　中子/每代 次臨界下穩(wěn)定后增殖公式： ∴　N=5106中子 136. 假定全部為新裝燃料的反應(yīng)堆內(nèi)已測過235U的自發(fā)裂變中子強(qiáng)度為50中子/每代。堆的Keff為0.99，假定中子不會(huì)從堆內(nèi)泄漏出去，堆外無中子射入反應(yīng)堆。試從理論上估算：當(dāng)中子數(shù)趨于穩(wěn)定時(shí)，中子總數(shù)約為多少？ 答案： 每代中子源強(qiáng)：　　S＝50　中子/每代 次臨界下穩(wěn)定后增殖公式： ∴　Keff=0.99 N=5100=5000中子 137. 反應(yīng)堆在計(jì)數(shù)外推達(dá)臨界時(shí)，假設(shè)逐步向堆內(nèi)添加的

16、反應(yīng)性可以任意小和任意緩慢，試從理論上分析（即不考慮規(guī)程的限制及連鎖保護(hù)等）能否在反應(yīng)堆保持次臨界的情況下，使反應(yīng)堆達(dá)到相當(dāng)高的功率，例如50%FP？請解釋為什么能或?yàn)槭裁床荒埽? 答案： 從理論上分析是可能的。 根據(jù)次臨界下增殖公式n=S0/(1-Keff)分析，n是計(jì)數(shù)率，（正比于堆功率），S0為中子源強(qiáng)度，Keff為有效增殖因子。當(dāng)Keff無限地逼近于1而仍小于1時(shí)，堆仍處于次臨界。但n趨于∞，所以堆功率完全可能達(dá)到50%FP。 138. 既然在理論上可以在次臨界下可以使反應(yīng)堆達(dá)到任意高的功率，而運(yùn)行上卻不采用此方法？ 答案： 此方法在實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)楫?dāng)Keff

17、比較接近于1時(shí)，由于溫度的波動(dòng)，控制棒和燃料棒的振動(dòng)，硼濃度和冷卻劑流量的不均勻性等等的因素使Keff不可能維持一個(gè)恒定值，因而不可能使Keff無限地接近1。因此實(shí)際運(yùn)行上還只能使反應(yīng)堆超臨界提升功率。 139. 什么叫同位素？列出鈾，钚和氫的三種同位素。 答案： 原子序數(shù)Z相同但質(zhì)量數(shù)A不同的核素叫同位素。 鈾的同位素有23392U、23592U、和23892U 钚的同位素有23994Pu、24094Pu、和24194Pu 氫的同位素有11H、21H、和31H 140. 天然鈾中U－238約占　99.3% ，U－235約占　0.7% 。 141. 天然硼中B－

18、10約占　18.83% ，B－11約占　81.17% ，對中子吸收最強(qiáng)的是　B－10 。 142. 何謂放射性？ 答案： 放射性系指原子核不受外界影響自發(fā)地通過核輻射而衰變的現(xiàn)象。 143. 試給出放射性衰變常數(shù)的定義？ 答案： 某種核素單位時(shí)間內(nèi)原子核衰變的幾率。用表達(dá)式表示，即為： 式中：dN/dt為單位時(shí)間內(nèi)衰變的核數(shù)目。 　N為在時(shí)刻t時(shí)存在的某種放射性核的數(shù)目。 144. 什么是放射性核素的半衰期和平均壽期？ 答案： (1) 放射性核素的半衰期是放射性核的數(shù)目衰變到只剩下初始數(shù)值一半所需的時(shí)間。 如果對衰變率的表達(dá)式-dN/dt=λN進(jìn)行積分，就

19、可得到： N=N0e-λt，根據(jù)半衰期的定義e-λT/2=，則半衰期。 (2) 放射性核素的平均壽期是放射性原子核從產(chǎn)生到衰變完，平均所需要的時(shí)間。它是衰變常數(shù)的倒數(shù)，一般用tm表示。 　　　 145. 寫出放射性活度及單位――居里Ci、貝可Bg的定義。 答案： 放射性活度是某放射性核素（或放射源）在單位時(shí)間衰變的原子核數(shù)目用I表示，即 1居里＝3.71010次衰變/秒，相當(dāng)于1克鐳的放射性活度； 1貝可＝1次衰變/秒。 146. 一種核素的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)在下列衰變中如何變化？ ①α衰變 ②β衰變 ③γ衰變 ④n衰變 答

20、案：α衰變：質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2； β衰變：質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)增加1（β-衰變）或減少1（β+衰變）； γ衰變：質(zhì)量數(shù)與原子序數(shù)保持不變； n衰變：質(zhì)量數(shù)減少1，原子序數(shù)不變。 147. α、β質(zhì)子，正負(fù)電子等射線為　帶電　粒子，中子γ、X等射線為　中性　粒子。 148. 相對于電子質(zhì)量而言的重帶電粒子，如α粒子、質(zhì)子、氘核、介子等在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，與介質(zhì)的原子發(fā)生哪些電磁作用，使帶電粒子的能量損耗？ 答案： ①電離 ②激發(fā) 149. 快速運(yùn)動(dòng)的電子或β射線在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了重帶電粒子所有的非彈性散射（引起原子的激發(fā)和電離）外，還有哪幾種主要的電磁作用： 答案：

21、 ①軔致輻射 ②湮沒輻射 ③契侖柯夫輻射 150.何謂電離？ 答案： 一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的帶電粒子的電場會(huì)對其運(yùn)動(dòng)軌跡周圍的原子中的電子發(fā)生作用。如果帶電粒子賦于電子的能量大于原子核的束縛能，則電子將脫離原子軌道，成為自由電子，使得整個(gè)原子帶正電，這種現(xiàn)象稱為電離。 151.何謂激發(fā)？ 答案： 一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的帶電粒子的電場會(huì)對其運(yùn)動(dòng)軌跡周圍的原子中的電子發(fā)生作用。如果帶電粒子賦于電子的能量小于原子核的束縛能，因此電子僅升至較高能級(jí)而無法脫離原子，這種作用叫激發(fā)。被激發(fā)的電子會(huì)改變運(yùn)動(dòng)軌跡，原子會(huì)在放出電磁射線后恢復(fù)到初始狀態(tài)。 152.　紅外線、可見光、紫外線是　原子的外層電子　受到激發(fā)后

22、產(chǎn)生的，倫琴射線（X射線）是　原子的內(nèi)層電子　受到激發(fā)后產(chǎn)生的，γ射線是　核衰變或核能級(jí)之變化　后產(chǎn)生的。它們都是一個(gè)一個(gè)光子組成的粒子流。 153.　光子（例如γ射線）物質(zhì)作用的3種最重要的效應(yīng)是：　光電效應(yīng)　、　康普頓效應(yīng)　和　電子對效應(yīng)　。 154.　什么叫光電效應(yīng)？ 答案： 當(dāng)一個(gè)光子與物質(zhì)原子作用時(shí)，光子把全部能量交給原子，使它的一個(gè)軌道電子發(fā)射出去，而光子本身則消失，這一過程稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子叫光電子（自由電子）。 155.　什么叫康普頓效應(yīng)？ 答案： 康普頓效應(yīng)是光子與原子中電子發(fā)生非彈性散射，光子把部分能量轉(zhuǎn)移給電子使其反沖（原子電離），而能量降低

23、了的光子則被散射，反沖出來的電子稱為康普頓電子或反沖電子。 156.　什么叫電子對效應(yīng)？ 答案： 光子有可能在原子核的庫侖場作用下，轉(zhuǎn)化成為電子偶，結(jié)果光子本身消失，產(chǎn)生了一對電子e+、e-，這一過程稱為電子對效應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，產(chǎn)生電子對效應(yīng)的γ光子能量必須大于1.02MeV。 157.　試列舉出運(yùn)行中的輕水堆γ射線的三種來源？ 答案： 核裂變、裂變產(chǎn)物放射性衰變；活化產(chǎn)物放射性衰變；中子輻射俘獲（n，γ）反應(yīng)；快中子非彈性散射（任何三種）。 158.　為什么要用輕元素來屏蔽β射線？ 答案： 是為了減少由β射線產(chǎn)生的軔致輻射的數(shù)量和能量。 159.　為什么當(dāng)射線穿過屏蔽層時(shí)

24、，屏蔽層會(huì)變熱？ 答案： 這是由于射線穿透時(shí)，把能量傳遞給了屏蔽層而導(dǎo)致其變熱。 160.　α射線與β射線的最大射程取決于　射線的能量　和　所在介質(zhì)的密度。 161.　射線除與介質(zhì)的原子發(fā)生電磁作用外，還可能與核發(fā)生各種類型的作用，如以入射粒子和出射粒子的異同來區(qū)分，有　核散射　和　核轉(zhuǎn)變　兩種過程。核散射（出射粒子和入射粒子相同）又分為　彈性散射　和　非彈性散射　。核轉(zhuǎn)變（出射粒子與入射粒子不同）包括通常的核反應(yīng)與核衰變。原子核的裂變是核反應(yīng)的特殊類型。 162.　請解釋核轉(zhuǎn)變。 答案： 核轉(zhuǎn)變：凡是出射粒子與入射粒子不同的核反應(yīng)就稱為核轉(zhuǎn)變。 163.　何謂“質(zhì)量虧損”？ 答

25、案： 一個(gè)原子核的實(shí)測質(zhì)量小于組成該原子核的所有單個(gè)質(zhì)子與中子的計(jì)算質(zhì)量之和，這一質(zhì)量差異稱為質(zhì)量虧損。 164.　試給出愛因斯坦能量－質(zhì)量關(guān)系式？ 答案： E=mc2，式中E－能量；m－質(zhì)量；c－真空中光速。 1原子質(zhì)量單位相當(dāng)于931MeV。 165.　什么叫結(jié)合能和比結(jié)合能？ 答案： 由質(zhì)量虧損的概念，單獨(dú)核子在形成原子核假想過程中所釋放出的能量總和稱做結(jié)合能；比結(jié)合能是結(jié)合能與核的質(zhì)量數(shù)A之比，即每個(gè)核子的結(jié)合能。 166.　如何從結(jié)合能的概念來解釋核裂變時(shí)會(huì)釋放出能量？ 答案： 從比結(jié)合能曲線可以看出，重核的比結(jié)合能（約為7.5MeV）比中等重量核的比結(jié)合能（約8.

26、4MeV）小，故而重核分裂為兩個(gè)中等核時(shí)就會(huì)放出能量。 167.　反應(yīng)堆中子測量主要采用哪些探測器？給出其所利用的核反應(yīng)。 答案： 1.裂變室(n,f)反應(yīng)； 2. 測量球系統(tǒng)（n,p）反應(yīng)； 3. 自給能探測器（n,β）反應(yīng)； 4. BF3計(jì)數(shù)管(n,α)反應(yīng)； 5. （n,γ）Co59功率分布探測器。 168.　為什么BF3計(jì)數(shù)管不能用于功率運(yùn)行階段的核測量？ 答案： 由于功率運(yùn)行階段通量很高，如用BF3計(jì)數(shù)管測量通量，則會(huì)很快達(dá)到B的耗達(dá)允許值，BF3計(jì)數(shù)管很快損壞。 169.　中子與原子核相互作用的機(jī)理有哪幾種？ 答案： 中子與原子核相互作用

27、的機(jī)理有三種：復(fù)合核的形成、勢散射和直接相互作用。 170.　什么是勢散射？ 答案： 它是中子波和核表面勢相互作用的結(jié)果，中子并未進(jìn)入靶核。任何能量的中子都有可能引起這種反應(yīng)。這種作用的特點(diǎn)是：散射前后靶核內(nèi)能沒有變化。入射中子把它的一部分或全部動(dòng)能傳給靶核，成為靶核的動(dòng)能，勢散射后，中子改變了運(yùn)動(dòng)方向和能量。勢散射前后中子與靶核系統(tǒng)的動(dòng)能和動(dòng)量守恒，所以勢散射為一種彈性散射。 171.　什么是中子與原子核的直接相互作用？ 答案： 所謂直接相互作用是指：入射中子直接與靶核內(nèi)的某個(gè)核子碰撞，使某個(gè)核子從核里發(fā)射出來，而中子卻留在核內(nèi)。如果從靶核里發(fā)射出來的核子是中子，而靶核發(fā)射γ射線，同

28、時(shí)由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，這就是直接非彈性散射過程。 172.　解釋復(fù)合核的形成機(jī)理。 答案： 復(fù)合核的形成是最重要的中子與原子核的相互作用形式。在這個(gè)過程　中，入射中子被靶核AZX吸收，形成一個(gè)新的核－復(fù)合核A＋1ZX。中子和靶核兩者在質(zhì)心坐標(biāo)系的總動(dòng)能就轉(zhuǎn)化為復(fù)合核的內(nèi)能。同時(shí)中子的結(jié)合能也給了復(fù)合核，于是使復(fù)合核處于基態(tài)以上的激發(fā)態(tài)（或能級(jí)）。 173.簡單介紹復(fù)合核的激發(fā)態(tài)衰變的幾種方式。 答案： 復(fù)合核的激發(fā)態(tài)衰變有多種方式。由于激發(fā)態(tài)的能量是統(tǒng)計(jì)地分配在許多核子上的，因此復(fù)合核可以在激發(fā)態(tài)上停留一段時(shí)間。當(dāng)核內(nèi)某一個(gè)或一組核子得到足夠的能量時(shí)，復(fù)合核便通過放出一個(gè)核子或一組核子而

29、衰變。 （n,p）反應(yīng)，即放出一個(gè)質(zhì)子的衰變。 （n,α）反應(yīng)，即放出一個(gè)α粒子的衰變。 （n,n）反應(yīng)，若放出核子是一個(gè)中子，而余核AZX又重新直接回到基態(tài)，就稱這個(gè)過程為共振非彈性散射或稱為復(fù)合非彈性散射。 (n,n’)反應(yīng)，如果放出中子后，余核AZX仍處于激發(fā)態(tài)，然后通過發(fā)射γ射線返回基態(tài)，就稱這個(gè)過程為共振非彈性散射或稱為復(fù)合非彈性散射。 　　　　 （n,γ）反應(yīng)，復(fù)合核也可以通過輻射俘獲γ射線而衰變，此過程稱輻射俘獲。 （n,f）反應(yīng)，復(fù)合核通過分裂成兩個(gè)較輕的方式而衰變。 174.　什么是中子與原子核作

30、用中的共振現(xiàn)象？ 答案： 當(dāng)具有某些特定的能量值的入射中子恰好使形成復(fù)合核激發(fā)態(tài)接近于一個(gè)量子能級(jí)時(shí)，那么，形成復(fù)合核的幾率就顯著地增大。這種現(xiàn)象就叫做共振現(xiàn)象（包括共振吸收，共振散射和共振裂變等）。共振吸收對反應(yīng)堆的物理過程有著很大的影響。 175.　在熱中子反應(yīng)堆中，中子從高能慢化到低能起主要作用的是哪種散射？為什么？ 答案： 在熱中子反應(yīng)堆中，中子從高能慢化到低能起主要作用的是彈性散射。 非彈性散射只有入射中子的能量高于某一數(shù)值時(shí)才能發(fā)生，因而它有閾能的特點(diǎn)。即使對U－238核，中子也至少具有45KeV以上的能量才能發(fā)生非彈性散射。而彈性散射，除共振彈性散射與非彈性散射一樣

31、，只對特定能量的中子才能發(fā)生外，對任何能量的中子勢散射都可能發(fā)生。 176.　寫出輻射俘獲（n,γ）的一般反應(yīng)式 答案： AZX+10n→(A+1ZX)→A+1ZX +γ 177.　列出兩例反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生新的核燃料的俘獲反應(yīng)。 答案： (1)對用鈾作燃料的反應(yīng)堆 23892U+10n→23992U+γ (2)對用釷作燃料的反應(yīng)堆 23290Th+10n→23390Th +γ 178.　什么叫做轉(zhuǎn)換？ 答案： 通過可轉(zhuǎn)換物質(zhì)產(chǎn)生裂變同位素的過程叫做轉(zhuǎn)換。 179.　什么是可轉(zhuǎn)換同位素？什么是鈾－钚循環(huán)和釷－鈾循環(huán)？ 答案： 可用

32、來生產(chǎn)裂變同位素的核素稱之為可轉(zhuǎn)換同位素，例如238U、232Th等。在利用U－235作核燃料時(shí)，利用238U和232Th產(chǎn)生再生燃料的過程分別叫鈾－钚或釷－鈾循環(huán)。 180.　試從轉(zhuǎn)換比CR的概念出發(fā)，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)換堆與增殖堆的概念。 答案： 轉(zhuǎn)換比CR＝ ＝ 轉(zhuǎn)換堆：CR≤1；增殖堆：CR>1 181. 壓水反應(yīng)堆的轉(zhuǎn)換比（CR）大約等于　0.6　。 182. 寫出（n,α）反應(yīng)的一般反應(yīng)式，并舉一重要例子。 答案： AZX+10n→(A+1ZX) →A-3Z-2Y+42He 例：反應(yīng)堆內(nèi)熱中子與硼－10（105B）的（n,α）反應(yīng)為 105B

33、+10n→73Li+42He 硼吸收中子的反應(yīng)在低能區(qū)，此核反應(yīng)的截面大，所以10B廣泛用作熱中子反應(yīng)堆的控制材料。也經(jīng)常用來制作中子探測器。 183. 列舉反應(yīng)堆內(nèi)一重要的（n,p）核反應(yīng)式。 答案： 例：168O+10n→167N+11H 其中的16N的半衰期為7.3年，它放出β和γ射線，這一反應(yīng)是一回路水的放射性主要來源。 184. 1.N－16是如何產(chǎn)生的？ 2.N－16如何衰變？ 答案： 1.　 168O（n,p）167N 2. 167N- 168O 185. 試舉出兩種與中子或β射線有關(guān)的導(dǎo)致水輻射分照的核反應(yīng)。 答案： 1.　 1

34、68O（n,p）167N 2. 中子慢化或β射線電離使得：2H2O→2H2+O2 186. 由任何能量的中子都能引起核裂變的原子有　U－235　，　Pu－239　，　Pu－241　和　U－233　，而只能由快中子才能裂變的有　U－238　和　Th－232　。 187. 各舉出二個(gè)自發(fā)核反應(yīng)與誘發(fā)核反應(yīng)的例子。 答案： 自發(fā)核反應(yīng)：放射性衰變，自發(fā)裂變。 誘發(fā)核反應(yīng)：誘發(fā)核裂變，中子活化反應(yīng)。 188. 鈾－235核發(fā)生裂變反應(yīng)的一般表示式及含義。 答案： 其中為中等質(zhì)量數(shù)的核，稱為裂變碎片； ν為每次裂變放出的中子數(shù)。 W為釋放的能量。 189.

35、 U－235裂變時(shí)出現(xiàn)哪些反應(yīng)產(chǎn)物？ 答案： 裂變產(chǎn)物、中子、瞬發(fā)γ射線、緩發(fā)γ射線、β射線、中微子。 190. 為什么說反應(yīng)堆停堆后仍然是一個(gè)很強(qiáng)的放射源？ 答案： 反應(yīng)堆雖然停堆了，但裂變產(chǎn)物仍然在衰變，時(shí)刻放出β射線與γ射線。 191. 鈾－235核發(fā)生核裂變時(shí)，一般分裂成幾塊碎片？ 答案： 一般分列成兩塊大小不同的碎片：但偶而也有分列成三塊碎片的。 192. 什么是微觀截面？ 答案： 微觀截面是描寫核反應(yīng)發(fā)生幾率大小的物理量，用符號(hào)σ表示， 式中：I0－入射粒子強(qiáng)度，單位時(shí)間垂直通過靶核單位面積的入射粒子數(shù)； dI－入射粒子和單位時(shí)間上的靶核(

36、NdX)發(fā)生核反應(yīng)的數(shù)目； N－靶核密度（單位體積靶核數(shù)）； dX－靶核厚度。 微觀反應(yīng)截面即指一個(gè)入射粒子與單位面積上一個(gè)原子核發(fā)生反應(yīng)的幾率。單位為“靶恩”，1靶恩＝10-24cm2。 193. 怎樣計(jì)算單位體積內(nèi)第i種核素的原子核個(gè)數(shù)？ 答案： 核密度Ni是指單位體積內(nèi)含有i種核素的原子核個(gè)數(shù)?？筛鶕?jù)材料密度ρ1（克/cm3）。用下列計(jì)算出來： 式中A1為i種元素的原子量； N0為阿佛加德羅常數(shù)，數(shù)量為6.0231023/克原子。 194. 什么叫“I/v吸收體”？ 答案： 如果微觀截面的大小正好和中子速度的大小成反比，這種情況就稱為

37、1/v特性。 在低能區(qū)（E<2eV），許多核的微觀吸收截面σa按規(guī)律變化，即服從“1/v”律，我們稱這些元素為“1/v”吸收體，對于多數(shù)輕核，中子能量從熱能一起到幾兆電子伏，其吸收截面都近似地符合1/v律。然而對于重核，如鈾－238核，中子在稍高于熱能的能量范圍內(nèi)就出現(xiàn)強(qiáng)烈的共振吸收，吸收截面都不符合1/v律。 195. 非彈性散射截面σin對中子能量的依賴有什么特點(diǎn)？ 答案： 非彈性散射有閾能特點(diǎn)，所以當(dāng)中子能量小于閾能時(shí)，σin為零，而當(dāng)中子能量大于閾能時(shí)，σin隨著中子能量的增加而增大。 196.彈性散射截面σs對中子能量的特點(diǎn)是什么？ 答案： 多數(shù)元素與較低能量中子的散

38、射都是彈性的。σs基本上為常數(shù)，截面值一般為幾靶。對于輕核、中等核、中子能量從低能一直到兆電子伏左右范圍，σs近似為常數(shù)。在共振能區(qū)將出現(xiàn)共振彈性散射。 197. 什么是平均自由程？ 答案： 表示粒子在靶物質(zhì)中連續(xù)兩次相互作用之間穿行的平均距離。 198. 如果宏觀總截面為宏觀吸收截面與宏觀散射載面之和，則總的平均自由程應(yīng)該為吸收平均自由程與散射平均自由程之和，對嗎？為什么？ 答案： 不對 因?yàn)椋?，Σt=Σa +Σs，所以：。 199. 什么是核反應(yīng)率？ 答案： 在反應(yīng)堆中，假如一個(gè)中子以速度u厘米/秒運(yùn)動(dòng)，對某一反應(yīng)的平均自由程是λ厘米，假如中子束的中子密度（每個(gè)

39、立厘米的中子數(shù)）是n，那么產(chǎn)生作用的中子數(shù)就是nv/λ。即單位時(shí)間內(nèi)，單位體積里的中子與介質(zhì)原子核發(fā)生作用的總次數(shù)（統(tǒng)計(jì)平均值），稱為核反應(yīng)率R=nvΣ。 200. 什么是中子通量？ 答案： 在核反應(yīng)堆物理分析中，將乘積nv稱之為中子通量，又叫中子通量密度，一般用φ表示： φ=nv中子/厘米2秒 由該式可以看出，中子通量等于該點(diǎn)的中子密度與該中子速度的乘積。它表示－立方厘米內(nèi)所有的中子在一秒鐘內(nèi)穿行距離的總和。中子通量是核反應(yīng)堆物理中一個(gè)重要的參數(shù)，它的大小反映出堆的功率水平。在目前的熱中子動(dòng)力堆內(nèi)，熱中子通量的數(shù)量級(jí)一般為1013到1014中子/厘米2秒。 201. 根據(jù)質(zhì)

40、量虧損的概念計(jì)算一個(gè)鈾－235核發(fā)生裂變反應(yīng)所放出的能量。 答案： 假定23592U+10n→9536Kr+13956Ba+210n 由：反應(yīng)前質(zhì)量合計(jì)＝235.14＋1.009＝236.133amu 　　反應(yīng)后質(zhì)量合計(jì)＝94.945＋138.955＋21.009＝235.918amu 反應(yīng)后質(zhì)量差為＝0.215amu 故釋出之能量為0.215931MeV＝200.165MeV 其實(shí)，雖因裂變產(chǎn)物不同，它們每次裂變大體上都為200MeV左右，對鈾－233和Pu-239也基本相同。 202. 一個(gè)鈾－235核裂變釋放出的能量是如何分配的？ 答案：

41、能量來源 裂變能量分布 裂變碎片之動(dòng)能 1655MeV 瞬發(fā)γ之能量 71MeV 裂變中子之動(dòng)能 50.5MeV β-粒子（裂變產(chǎn)物β衰變） 71.5MeV 緩發(fā)γ（裂變產(chǎn)物γ衰變） 61MeV 中微子 105MeV 總能量 200MeV 203. 鈾－235原子核一次裂變一般放出多少個(gè)中子？平均每次裂變放出的中子數(shù)是多少？ 答案： 2或3個(gè)；2.43 204. 裂變能在堆芯的什么部位釋放出來？ 答案： 在燃料芯塊中大約釋放97.4%，在慢化劑、結(jié)構(gòu)材料、壓力殼和屏蔽層中釋放大

42、約2.6%。 205. 寫出反應(yīng)堆的功率與通量的關(guān)系式。 答案： 　兆瓦（MW） 式中：V－堆芯體積（cm3） 206. 什么叫裂變產(chǎn)物？ 答案：裂變產(chǎn)物是在裂變時(shí)作為裂變碎片出現(xiàn)的核素以及它們通過衰變而生成的后續(xù)核素。 207. 活化產(chǎn)物的定義是什么？舉例說明。 答案： 一種穩(wěn)定核素與中子發(fā)生核反應(yīng)生成的放射性核素，稱為活化產(chǎn)物。 例如：5927Co(n,γ)6027Co,6027Co-→6028Ni+γ 208. 請舉出幾種重要的活化物與裂變產(chǎn)物。 答案： 活化產(chǎn)物：H－3，N－16，Co－60，Mn－54，Sb－124等。 裂變產(chǎn)物：Cs－137，I－1

43、31，Xe－135，Sr－90，Kr－85，Zr－85等。 209. 什么叫毒素？ 答案： 裂變產(chǎn)物中有些元素核，如氙和釤，具有相當(dāng)大的吸收截面，它們將消耗堆內(nèi)的中子，通常把這些吸收截面大的裂變產(chǎn)物叫毒素。 210. 為什么裂變碎片一般都帶有放射性？ 答案： 裂變碎片都具有過大的中子質(zhì)子比。它通常要經(jīng)過一系列β衰變，將過剩中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子后才能成為穩(wěn)定核。 211. 由裂變過程發(fā)射出來的中子可以分成二個(gè)大類，它們是　瞬發(fā)　中子和　緩發(fā)　中子。 212. 什么叫瞬發(fā)中子？它們是如何產(chǎn)生的？ 答案： 99%以上的中子是在裂變過程的一個(gè)極短時(shí)間（約10-14秒）內(nèi)產(chǎn)生的，把這些中子叫作瞬

44、發(fā)中子。它們是在復(fù)核分成兩個(gè)碎片后，由于這些碎片或核素都含有多于穩(wěn)定性所要求的中子和足夠放出這些中子的過剩能量。在這種激發(fā)的、不穩(wěn)定的核的形成后極短時(shí)間內(nèi)，立刻放出一個(gè)或更多的中子。瞬發(fā)γ射線也是這時(shí)候發(fā)射出來的。 213. 緩發(fā)中子是如何產(chǎn)生的？ 答案： 當(dāng)瞬發(fā)中子在極短的時(shí)間內(nèi)停止發(fā)射后，一些裂變碎片的中子太多而不穩(wěn)定，它們是一些β發(fā)射體，衰變后的產(chǎn)物處在一種高激發(fā)態(tài)中，有足夠能量時(shí)即發(fā)出一個(gè)中子，即緩發(fā)中子。緩發(fā)中子的衰變規(guī)律視為同它的β發(fā)射衰變規(guī)律一樣。下圖為緩發(fā)中子先驅(qū)核Br37的衰變情況。穩(wěn)定 穩(wěn)定 214. 什么叫緩發(fā)中子份額β？ 答案： 在所有由裂變產(chǎn)生的中子中，

45、緩發(fā)中子所占的份額稱為緩發(fā)中子份額（以β表示）。如果只考慮在活性區(qū)內(nèi)產(chǎn)生并被吸收的中子，即考慮了中子泄漏的影響，這時(shí)緩發(fā)中子所占的比例，就是有效緩發(fā)中子份額，以βeff表示。β與βeff之間的關(guān)系為：βeff＝β，其中為緩發(fā)中子價(jià)值因子，通常?。?0.97。 215. 什么叫裂變中子能譜？給出裂變中子的能量變化范圍。 答案： 裂變產(chǎn)生的瞬發(fā)中子隨中子能量的分布稱為裂變中子譜。 裂變中子的能量分布在相當(dāng)大的能量范圍內(nèi)，可由10MeV一直到熱中子能量，平均能量約為2MeV。 216. 當(dāng)反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，U－238吸收中子生成Pu-239后，對反應(yīng)堆控制會(huì)產(chǎn)生什么影響？ 答案： Pu-

46、239的緩發(fā)中子份額β約為0.002，遠(yuǎn)比U－235的緩發(fā)中子份額（約為0.0064）小。由于Pu-239的積累，整個(gè)反應(yīng)堆的有效緩發(fā)中子份額βeff將減少，致使在壽期末時(shí)，反應(yīng)堆的響應(yīng)時(shí)間更快。 因?yàn)闇p少，則在同一速率下改變反應(yīng)堆功率所需的反應(yīng)性就減少。也就是說在同一反應(yīng)性引入的情況下，Pu-239含量愈多的反應(yīng)堆，其響應(yīng)時(shí)間就愈快（周期減少） 217. 解釋升功率瞬變和降功率瞬變過程中有效緩發(fā)中子衰變常數(shù)所發(fā)生的變化。 答案： (1) 在上升功率瞬變過程中，發(fā)生了較多的裂變，因而就產(chǎn)生了較多的中子，很快就出現(xiàn)半衰期較短的緩發(fā)中子，即半衰期較短的緩發(fā)中子份額相對增加，緩發(fā)中子的平

47、均壽命相對減小，衰變常數(shù)增加。 (2) 在下降功率瞬變過程中，由于中子產(chǎn)生和裂變的速度減小，因而產(chǎn)生的瞬發(fā)中子也較少。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)更取決于較長壽命的緩發(fā)中子，即半衰期較長的緩發(fā)中子份額相對增加，緩發(fā)中子的平均壽命相對增大，衰變常數(shù)減小。 218. 熱中子的定義是什么？ 答案： 與它們所在的介質(zhì)原子（或分子）處于熱平衡狀態(tài)中的中子。 219. 熱中子平均速度與　慢化劑溫度　有關(guān)，當(dāng)　慢化劑溫度　增加時(shí)，中子平均速度　也增加　。 220. 快中子可以引起鈾－238裂變，為什么快堆并不用鈾－238作燃料？ 答案： 主要因?yàn)榉菑椥陨⑸涫勾蟛糠种凶幽芰亢芸旖档解櫍?38的裂變閾能之下

48、。 221. 當(dāng)慢化劑溫度增加時(shí)，熱中子譜向什么方向移動(dòng)？ 答案： 熱中子能譜向中子速度增加的方向移動(dòng)，即隨著慢化劑溫度的增加，中子最可幾速度也增加，如下圖所示。 222. 在有中子吸收的壓水堆活性區(qū)中，熱中子平均速度要比介質(zhì)平均熱運(yùn)動(dòng)速度　高一些　。 223. 一般中子截面表上所說熱中子所對應(yīng)的中子溫度為　20.4℃　，與此溫度相對應(yīng)的中子速度（最可幾速度）為　2200米/秒　，相對應(yīng)的電子動(dòng)能為　0.0253eV　。 224. 什么是反應(yīng)堆內(nèi)熱中子擴(kuò)散現(xiàn)象？ 答案： 熱能中子在堆內(nèi)從密度高的地方向密度低的地方運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象稱之為熱中子擴(kuò)散。熱中子最終被核燃料或慢化劑等吸收，或泄漏堆

49、外。 225. 將中子密度隨時(shí)間的變化率用產(chǎn)生數(shù)、泄漏數(shù)和吸收數(shù)表示。 答案： 產(chǎn)生數(shù)－泄漏數(shù)－吸收數(shù)＝ 226. 解釋熱中子擴(kuò)散長度（L）的物理意義。 答案： 在無限介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)源的情況下，擴(kuò)散長度的平方L2等于熱中子從產(chǎn)生地點(diǎn)到被吸收地點(diǎn)穿行的直線距離均方值的六分之一。（） 擴(kuò)散長度L的大小將影響反應(yīng)堆內(nèi)熱中子的泄漏。L愈大，熱中子自產(chǎn)生地點(diǎn)到被吸收地點(diǎn)所移動(dòng)的平均距離也愈大，因而熱中子泄漏到反應(yīng)堆外的幾率也就愈大。 在常溫下純水介質(zhì)中，擴(kuò)散長度LH20約等于2.85厘米。 227. 什么叫平均對數(shù)能量縮減（損失）？ 答案： 平均對數(shù)能量縮減（損失）是每次碰撞里中子

50、能量的自然對數(shù)的減小的平均值，用ξ表示。它與中子的初始能量無關(guān)，中子損失的能量平均起來總是它碰撞能量的一定分?jǐn)?shù)，這一分?jǐn)?shù)隨著散射核質(zhì)量數(shù)的增加而減小。 228. 什么是宏觀減速能力？ 答案： 宏觀減速能力用ξΣs乘積表示，它指出，只有ξ盡可能大且散射截面也很大時(shí)才說明散射物質(zhì)對中子的減速有良好的結(jié)果。 229. 什么是減速比（慢化比）？ 答案：減速比用ξΣs/Σa表示，它表明如果減速物質(zhì)的吸收截面很大時(shí)也不是好的減速劑。 230. 解釋中子年齡τ的物理意義。 答案： 中子年齡τ（u）是表征中子慢化過程特征的一個(gè)重要參數(shù)，計(jì)算減速密度的二次空間短（τ），可以給出年齡一個(gè)精確的物理意義

51、，即中子年齡τ（u）時(shí)所穿行的直線距離均方值的六分之一。反應(yīng)堆計(jì)算中最有用的是熱中子年齡τth，也就是從裂變中子釋放后慢化到熱中子的中子年齡。 231. 解釋徙動(dòng)面積M2的物理意義。 答案： ) 徙動(dòng)面積M2是中子由作為快（裂變）中子產(chǎn)生出來，直到它成為熱中子并被吸收所穿行直線距離的均方值的六分之一。徙動(dòng)長度M是影響堆芯中子泄漏程度的重要參數(shù)，M越大，則中子不泄漏幾率PL便愈小。 232. a.優(yōu)質(zhì)慢化劑的三個(gè)主要性質(zhì)是什么？ b.慢化劑的原子量應(yīng)該多大為好？ 答案： a. 吸收截面?。簧⑸浣孛娲?；平均對數(shù)能量損失大。 b. 原子量應(yīng)盡可能小。 233. 反應(yīng)堆中

52、，水是用來作　冷卻劑　、　慢化劑　、　屏蔽　和　反射層　。 234. 常用的慢化劑有　輕水　、　重水　和　石墨　等。 235. 試比較H2O與D2O作為慢化劑的優(yōu)缺點(diǎn)。 答案： H2O的慢化能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，但是中子吸收截面大，慢化比小，必須采用富集鈾燃料。 D2O的慢化比高，中子吸收截面小，可以采用天然鈾，但其慢化能力稍差，價(jià)格貴，而且運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生氚。 236. 試述水作為冷卻劑與慢化劑的優(yōu)缺點(diǎn)。 答案： 便宜，傳熱性能好，熱容量大，失水事故時(shí)的自安全性好，但會(huì)發(fā)生相變，中子吸收較強(qiáng)，放化性能不穩(wěn)定，易于活化。 237. 硼的慢化能力不小，為什么它不能用作慢化劑？ 答案

53、： 硼的的熱中子吸收截面Σa太大，慢化比很小。 238. 為什么天然鈾反應(yīng)堆不能用輕水做慢化劑？ 答案： 由于天然鈾燃料的熱裂變因子η很小，而輕水的附加中子吸收大，無法構(gòu)成臨界布置，所以天然鈾反應(yīng)堆不能用輕水作慢化劑，請參考Kandu。 239. 什么叫自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？ 答案： 可裂變物質(zhì)處于適當(dāng)條件下，裂變中子能引起進(jìn)一步裂變而放出中子，并使裂變反應(yīng)能不斷繼續(xù)下去。 240. 給出無限介質(zhì)增殖系數(shù)K∞的定義。 答案： 系統(tǒng)為無限大，中子的泄漏率為零時(shí)的增值系數(shù)稱無限增殖系數(shù)K∞。 241. “四因子公式”描述了什么？ 答案： 它描述了一個(gè)無限擴(kuò)展反應(yīng)堆的中子平衡狀況，

54、它是反應(yīng)堆內(nèi)中子產(chǎn)生率與吸收率之比。 242. 給出快中子裂變因子ε的定義。 答案： 由于一個(gè)初始裂變中子所得到的、慢化到鈾－238核裂變閾能以下的平均中子數(shù)。這是略大于1的一個(gè)系數(shù)。 243. 給出熱中子利用因子f的定義。 答案： 被燃料吸收的熱中子數(shù)占被堆芯所有物質(zhì)（包括燃料在內(nèi)）吸收的熱中子總數(shù)的份額。f<1。 244. 給出裂變因子η的定義。 答案： 燃料每吸收一個(gè)熱中子所產(chǎn)生的平均裂變中子數(shù)。 245. 為什么長期運(yùn)行中η會(huì)發(fā)生變化？ 答案： 由于燃料的宏觀裂變截面Σf減小，而燃料的宏觀俘獲截面Σa卻增加了，所以η隨運(yùn)行時(shí)間推移而下降。 246. 試解釋當(dāng)冷卻劑溫度

55、升高時(shí)熱中子利用因子f的變化。 答案： 在欠慢化柵格布置的情況下，冷卻劑溫度升高意味著冷卻劑密度降低，則冷卻劑宏觀吸收截面降低，所以f升高。 247. 哪些運(yùn)行措施可以改變四因子公式中的熱中子利用因子f？ 答案： 通過提升或插入控制棒，或者改變冷卻劑中的硼濃度均可以改變四因子公式中的熱中子利用因子f。 248. 中子毒物的存在明顯改變了反應(yīng)堆四因子公式中的　熱中子利用因子f　。 249. Keff與K∞之間的關(guān)系如何？ 答案： Keff= K∞PsPd Ps：快中子慢化過程中的不泄漏幾率。 Pd：熱中子擴(kuò)散過程中的不泄漏幾率。 250. 給出中子不泄漏幾率PL的定

56、義。 答案： 251. 試給出單群理論的臨界方程。 答案： 單群理論的臨界方程為：，其中為中子的不泄漏幾率，Bg2為幾何曲率，L為擴(kuò)散長度。 由上可知中子不泄漏幾率不僅與擴(kuò)散長度有關(guān)，而且與幾何曲率有關(guān)。當(dāng)反應(yīng)堆體積增大時(shí)，Bg2就減小，不泄漏幾率就增大。當(dāng)反應(yīng)堆達(dá)到臨界時(shí)，幾何曲率Bg2與材料曲率相等，即Bg2=Bm2，這就是反應(yīng)堆的臨界條件。 252. 什么是臨界系統(tǒng)、次臨界系統(tǒng)和超臨界系統(tǒng)？ 答案： 臨界系統(tǒng)：有效增殖系數(shù)恰好等于1，系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率等于消失率；因此，系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，將以恒定的速率不斷進(jìn)行下去。 次臨界系統(tǒng)：有效

57、增殖系數(shù)小于1，系統(tǒng)內(nèi)的中子數(shù)目將隨時(shí)間的延續(xù)而不斷減小。 超臨界系統(tǒng)：有效增殖系數(shù)小于1，系統(tǒng)內(nèi)的中子數(shù)將隨時(shí)間的延續(xù)而不斷增加。 253. 什么叫臨界質(zhì)量？什么叫臨界尺寸？ 答案： 具有給定幾何布置與材料組成的介質(zhì)或系統(tǒng)能夠達(dá)到臨界所需要的易裂變材料的最小質(zhì)量，叫做臨界質(zhì)量。 具有給定幾何布置與材料組成的堆芯或裝置能夠達(dá)到臨界所需的最小尺寸，叫做臨界尺寸。 254. 什么叫瞬發(fā)超臨界？ 答案： 有效增殖因子大于或等于1＋β時(shí)，沒有緩發(fā)中子反應(yīng)堆也能維持臨界，我們稱這種狀態(tài)為瞬發(fā)超臨界。 255. 為什么不允許出現(xiàn)瞬發(fā)超臨界？ 答案： 在這種情況下，緩

58、發(fā)中子即使不考慮的作用，反應(yīng)堆功率也將會(huì)以極高的速率上升，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無法控制，瞬發(fā)超臨界盡管最終會(huì)由于負(fù)反饋而停止下來，但給核島設(shè)備帶來了損害。所以不允許出現(xiàn)瞬發(fā)超臨界。 256. 定性畫出在次臨界、臨界、超臨界狀態(tài)下，反應(yīng)堆功率隨時(shí)間的變化。 257. 在有中子源的反應(yīng)堆中，Keff小于1時(shí)是否有可能獲得增加的計(jì)數(shù)率？為什么可能或?yàn)槭裁床豢赡埽? 答案： 有可能。如果Keff<1時(shí)，源中子彌補(bǔ)了裂變鏈中的損失，中子總數(shù)則保持不變。如果反應(yīng)性（正的）增加，反應(yīng)堆變得更加有效，盡管此時(shí)反應(yīng)堆的有效增殖系數(shù)Keff仍然小于1（但已非常接近于1），但由中子源產(chǎn)生的中子除彌補(bǔ)裂變

59、鏈的損失外還有富裕，由此造成反應(yīng)堆內(nèi)的中子計(jì)數(shù)率隨時(shí)間的延續(xù)增加，就好像反應(yīng)堆是處于超臨界狀態(tài)一樣。 258. 反應(yīng)堆的臨界大小取決于反應(yīng)堆的　　　　與　　　　。 答案： 材料組成 幾何形狀 259.在反應(yīng)堆堆芯成分相同的條件下，幾何形狀不一樣，哪種幾何形狀的臨界質(zhì)量最?。繛槭裁?？ 答案： 球形反應(yīng)堆臨界質(zhì)量最小，因球形反應(yīng)堆的中子泄漏最小。 260. 什么是反射層節(jié)??？ 答案： 當(dāng)反應(yīng)堆堆芯周圍有了反射層后，反應(yīng)堆的臨界體積（或尺寸）比裸堆的臨界體積（或尺寸）減小了。芯部臨界尺寸的減少量就稱之為反射層節(jié)省，以δ表示。 261. 反射層的作用是什么？ 答案： 使熱中子反射回

60、堆芯，使快中子得以慢化并反射回堆芯，減少燃料裝載量或縮小活性區(qū)尺寸，同時(shí)還起到通量展平作用。 262. 堆芯與反應(yīng)堆壓力容器之間的水套層起著　　　與　　　的作用。 答案： 反射層 熱屏蔽 263. 反射層既然對反應(yīng)堆很重要，是不是反射層越厚越好？？ 答案： 理論上可證明當(dāng)反射層厚度增加到一定值后，反射層節(jié)省δ就達(dá)到一個(gè)常數(shù)值（大約等于中子在反射層中的擴(kuò)散長度），而與反射層厚度無關(guān)，這時(shí)即使再增加反射層的厚度，也不會(huì)使反射層節(jié)省增加。 264. 試給出 “代時(shí)間”的定義？ 答案： 中子從核裂變開始到其被吸收或泄漏的平均時(shí)間間隔。 265. 中子代時(shí)間由哪幾部分組成？用圖表示。

61、答案： 見下圖。 266. 中子代時(shí)間是怎樣計(jì)算出來的？ 答案： 中子代時(shí)間等于孕育時(shí)間與中子壽命之和。對于瞬發(fā)中子，中子孕育時(shí)間約為10-14秒，緩發(fā)中子的孕育時(shí)間約為13秒，中子壽命兩者都差不多約為10-15秒，平均中子代時(shí)間應(yīng)為： 式中β－緩發(fā)中子分額 l1－緩發(fā)中子代時(shí)間約為13秒 l2－瞬發(fā)中子代時(shí)間約為10-5秒 因此平均中子代時(shí)間約為0.084秒（對鈾－235裂變反應(yīng)） 267. 試說明緩發(fā)中子在反應(yīng)堆控制中的作用。 答案： 由于緩發(fā)中子增大了相當(dāng)于兩代中子之間的平均時(shí)間間隔，亦即增大了中子代時(shí)間，使得反應(yīng)堆功率變化速度變慢，從而使得反應(yīng)堆能被控制。

62、 268. 緩發(fā)中子的孕育時(shí)間是如何計(jì)算的？ 答案： 核裂變過程中，可裂變核分裂成的兩塊碎片（也叫先驅(qū)核）一般都含有過量的中子。這些先驅(qū)核往往在核裂變后0.2秒到80秒之間將多余的中子釋放出來，這就是緩發(fā)中子。將每個(gè)先驅(qū)核放出的緩發(fā)中子的平均時(shí)間lis乘以每個(gè)先驅(qū)核的產(chǎn)額βi，再加到一起后除以緩發(fā)中子總份額β，就可得到緩發(fā)中子的孕育時(shí)間ls。在不考慮Pu-239的情況下，ls的數(shù)值約為13秒。 269. 反應(yīng)堆功率以30秒的穩(wěn)定周期從1%PN增加到20%PN，在上升功率動(dòng)作過程中，需要多少時(shí)間？ 答案： 按P=P0et/T，已知P=20%Pn，P0=1%Pn和T=30秒，可得t=90秒

63、。 270. 在下述倍增時(shí)間時(shí)，反應(yīng)堆處何狀態(tài)？①T2→∞ ②T2→70秒③T2<18秒 答案： ①T2→∞反應(yīng)堆功率趨于穩(wěn)定在某一值上； ②T2→70秒反應(yīng)堆超臨界，正常提升功率； ③T2<18秒，短周期事故，運(yùn)行中提升功率時(shí)，反應(yīng)堆倍增時(shí)間應(yīng)大于18秒。 271. 寫出你知道的幾種用于表示反應(yīng)性的單位。 答案： 1. ΔK/K； 2. pcm(=10-5ΔK/K) 3. “元”$ 272. 哪些因素能改變反應(yīng)堆的反應(yīng)性？（至少三種）。 答案：硼濃度，燃料棒溫度，冷卻劑溫度（或密度），Xe毒，控制棒插入深度，可燃毒物等。 273. 試給出以下情況

64、的Keff與ρ的數(shù)值： a) 次臨界 b)　臨界 c) 超臨界　　d) 瞬發(fā)超臨界 答案： Keff ρ a) 次臨界 <1 <0 b)　臨界 =1 =0 c) 超臨界 >1 >0 d) 瞬發(fā)超臨界 1+β β/(1+β) β：緩發(fā)中子份額 274. 當(dāng)ρ＝0.002時(shí)，分別以U－235和Pu-239為燃料的反應(yīng)堆各處于何種狀態(tài)？ 答案： U－235為燃料的反應(yīng)堆處于超臨界狀態(tài)，而以Pu-239為燃料的反應(yīng)堆處于瞬發(fā)臨界狀態(tài)。 275. PWR堆中測量反應(yīng)性的方法是什么？有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答案： PW

65、R堆中測量反應(yīng)性的方法是反應(yīng)性模擬法。 可測正負(fù)反應(yīng)性； 可在零功率或有功率情況下進(jìn)行測量； 測量時(shí)間短。 276. 反應(yīng)堆從壽期初到壽期末，堆芯某處的中子通量與該處的功率密度之比是如何變化的？為什么？ 答案： 中子通量與該處的功率密度之比將逐漸增大，這是因?yàn)殡S著燃耗加深，宏觀裂變截面Σf下降，所以為保持功率不變，中子通量Φ必須提高。 277. 反應(yīng)堆功率P與平均中子通量Φ有何關(guān)系？ 答案： 反應(yīng)堆功率P正比于裂變反應(yīng)率Rf，而Rf是平均中子通量Φ與宏觀裂變截面Σf的乘積，所以P正比于Φ。 278. 運(yùn)行期間，中子通量受哪些因素的影響？試舉三例。 答案

66、： 1.　控制棒 2.　慢化劑密度 3.　中子毒物（裂變產(chǎn)物，可燃毒物等） 4.　堆芯裝載情況 燃耗 反應(yīng)堆功率 279. 試分析冷卻劑密度降低對反應(yīng)性的雙重影響。 答案： 冷卻劑密度降低一方面意味著中子慢化變差，泄漏增加，反應(yīng)性減小，另一方面冷卻劑里的中子俘獲也減小從而增加了反應(yīng)性。 280. 試列舉三種反應(yīng)性系數(shù)。 答案： 如冷卻劑溫度系數(shù)，燃料溫度系數(shù)，空泡系數(shù)和功率系數(shù)等。 281. 反應(yīng)性溫度系數(shù)包括快變化的　燃料溫度系數(shù)　與慢變化的　慢化劑溫度系數(shù)　。 282. 什么是慢化劑溫度系數(shù)？ 答案：慢化劑溫度每變化1℃所引起反應(yīng)性的變化。 283. 影響慢化劑溫度系數(shù)的主要因素是什么？ 答案：PWR內(nèi)影響慢化劑溫度系數(shù)的主要因素是冷卻劑平均溫度、冷卻劑內(nèi)硼濃度、燃耗和水鈾體積化等。 284. 試說明冷卻劑內(nèi)含硼量1ppm的具體意義。 答案：1公斤水中含有1毫克天然硼，稱含硼量為1ppm，1ppm＝10-6 285. 當(dāng)一回路溫度升高時(shí)，一回路水中的硼濃度是否變化？ 答案：不變