核物理分析答案終極版

1、第一章1、微觀截面：IINx，為比例常數(shù)，稱為微觀截面，它與靶核的性質(zhì)和中子的能量有關(guān)。是表示平均一個(gè)給定能量的入射中子與一個(gè)靶核發(fā)生作用概率大小的一種度量。宏觀截面：N，把稱為宏觀截面，宏觀截面是一個(gè)中子與單位體積內(nèi)所有原子核發(fā)生核反應(yīng)的平均概率大小的一種度量。2、平均自由程：中子與原子核發(fā)生某種反應(yīng)之前所穿行的平均距離。 3、中子密度：單位體積內(nèi)的中子數(shù)，用n表示。4、核反應(yīng)率：每秒每單位體積內(nèi)的中子與介質(zhì)原子核發(fā)生作用的總次數(shù)，用R表示，便等于Rnv 中子/m3s，R叫做核反應(yīng)率。5、中子通量密度：等于該點(diǎn)的中子密度與相應(yīng)中子速度的乘積，表示單位體積內(nèi)所有中子在單位時(shí)間內(nèi)穿行距離的總和。

2、中子通量密度是該點(diǎn)沿空間各個(gè)反向的微分中子束強(qiáng)度之和。中子注量率中子通量密度。它的大小反映堆芯內(nèi)核反應(yīng)率的大小，因此也反映出堆的功率水平。6、俘獲-裂變比：r/f，輻射俘獲截面與裂變截面只比。與裂變同位素種類和中子能量有關(guān)。7、有效裂變中子數(shù)：燃料核每吸收一個(gè)中子后平均放出的中子數(shù)，用表示。8、順發(fā)中子：裂變反應(yīng)時(shí)，99%以上的中子是在裂變瞬間（約10-14次方s）發(fā)射出來的，把這些中子叫順發(fā)中子。9、緩發(fā)中子：有小于1%的中子（對(duì)235U裂變，約有0.65%）是在裂變碎片衰變過程中發(fā)射出來的，把這些中子叫做緩發(fā)中子。像87Br這種裂變碎片，在衰變過程中能夠產(chǎn)生緩發(fā)中子，通常叫做緩發(fā)中子先驅(qū)核

3、。10、四因子公式：kpf。第二章1慢化能力：.只有當(dāng)中子與核發(fā)生散射碰撞時(shí)，才有可能使中子的能量降低。因此要求慢化劑應(yīng)同時(shí)具有較大的宏觀散射截面s和平均對(duì)數(shù)能降。通常把乘積s叫做慢化劑的慢化能力。2.慢化比：我們定義s/a叫做慢化比。從反應(yīng)堆物理觀點(diǎn)來看，它是表示慢化劑優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，好的慢化劑不近應(yīng)具有較大的s值，還應(yīng)該具有較大的慢化比。3.慢化劑的選擇：除了要求有大的慢化能力外，從減少中子損失的角度顯然還要求慢化劑應(yīng)具有小的吸收截面。重水具有良好的慢化性能，但其價(jià)格昂貴。石墨的慢化性能也是較好的，但他的慢化能力小，因而石墨堆一般具有較龐大的堆芯體積。水的慢化能力s值最大，因而以水做慢

4、化劑的反應(yīng)堆具有較小的堆芯體積，但水的吸收截面較大，因而水堆必須用富集鈾作燃料。當(dāng)然，慢化劑還應(yīng)從工程角度加以考慮，如輻照穩(wěn)定性，價(jià)格等因素。目前動(dòng)力堆中最常用的慢化劑是水，它是廉價(jià)而又易得的慢化劑。4.慢化密度：他是描述慢化過程的一個(gè)重要的量，我們用符號(hào)q（r，E）來表示。它的定義是：在r處每秒每單位體積內(nèi)慢化到能量E以下的中子數(shù)。5.費(fèi)米譜分布：無吸收介質(zhì)內(nèi)在慢化區(qū)內(nèi)慢化能譜近似服從1/E分布或稱之為費(fèi)米譜分布。6.能量自屏效應(yīng)：在共振峰內(nèi)中子通量密度能譜分布發(fā)生了畸變和凹陷。原因可以這樣解釋，在共振峰外，中子通量密度能譜是按1/E漸近能譜分布，但是進(jìn)入共振峰內(nèi)后，其能譜分布由于分母中含有

5、rA項(xiàng)，當(dāng)中子截面呈共振峰形狀時(shí)，在共振能量附近有很大的增大和劇變，這就導(dǎo)致中子通量密度急劇下降畸變，在Ei附近中子通量密度（E）出現(xiàn)很大的凹陷，這種現(xiàn)象稱之為共振的能量自屏效應(yīng)，他使共振吸收減小。第三章1、穩(wěn)態(tài)單能中子擴(kuò)散方程：第四章1.反射層的作用：首先是可以減少芯部中子的泄露，從而使得芯部的臨界尺寸要比無反射層時(shí)的小，這樣便可以節(jié)省一部分燃料。另外，反射層還可以提高反應(yīng)堆的平均輸出功率，這是由于包有反射層的反應(yīng)堆，其芯部的中子通量密度分布比裸堆的中子通量密度分布更加平坦的緣故。第六章1.非均勻堆的均勻化計(jì)算三個(gè)步驟：第一步是從堆芯的最基本單元柵元的均勻化開始，對(duì)組件中各類柵元進(jìn)行均勻化計(jì)

6、算，這時(shí)計(jì)算的通常是一個(gè)由燃料，包殼和慢化劑組成的一維圓柱柵元問題。第二步是利用柵元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行燃料組件的均勻化計(jì)算。第三步是利用求得的燃料組件的少群均勻化常數(shù)，進(jìn)行全堆芯的24群的擴(kuò)散計(jì)算，求出堆芯有效增殖因數(shù)和中子通量密度及功率分布。第七章1、碘坑：停堆后135Xe濃度先增加到最大值，然后逐漸的減??；剩余反應(yīng)性隨時(shí)間變化則與135Xe濃度恰好相反，先是減小到最小值，然后逐漸地增大，通常把這一現(xiàn)象稱為“碘坑”。因?yàn)檫@一現(xiàn)象主要是由于停堆后135I繼續(xù)衰變成135Xe，使135Xe濃度增大所引起的。2、碘坑深度：停堆后反應(yīng)堆剩余反應(yīng)性下降到最小值程度稱為碘坑深度。碘坑深度與反應(yīng)堆停堆前運(yùn)行的熱

7、中子通量密度（或運(yùn)行功率）值密切有關(guān)，熱中子通量密度越大，碘坑深度越深。3、堆芯壽期：一個(gè)新裝料堆芯從開始運(yùn)行到有效增值因數(shù)降到1時(shí)，反應(yīng)堆滿功率運(yùn)行的時(shí)間就稱為堆芯壽期4、燃耗深度：對(duì)核燃料在反應(yīng)堆內(nèi)停留時(shí)間和使用壽命，通常還用燃耗深度來表示。燃耗深度是裝入堆芯的單位重量核燃料所產(chǎn)生總能量的一種度量，也是燃料貧化成都的一種度量。常用表示方法：（1）通常把裝入堆芯的單位質(zhì)量燃料所發(fā)出的能量作為燃耗深度的單位，即J/kg。但在核工程中，習(xí)慣上常以裝入堆內(nèi)每噸鈾所發(fā)出的熱能作為燃耗深度單位，即MWd/t，1MWd/t86.4MJ/kg。這樣燃耗深度常以BU表示為：（2）燃耗深度的第二種表示形式為燃

8、耗掉的易裂變同位素質(zhì)量（WB）和裝載的易裂變同位素質(zhì)量（WF）的比值：（3）燃耗掉的易裂變同位素的質(zhì)量WB（kg）與裝載的燃料質(zhì)量Wu（t）的比值，以u(píng)表示：在動(dòng)力反應(yīng)堆中，通常都是采用第一種方式表示，但是在生產(chǎn)堆或?qū)嶒?yàn)堆中，有時(shí)采用第二種或第三種方式來表示比較方便。第八章1.燃料溫度系數(shù)：由單位燃料溫度變化所引起的反應(yīng)性變化稱為燃料溫度系數(shù)。燃料溫度系數(shù)主要是燃料核共振吸收的多普勒效應(yīng)所引起的。因而，溫度升高多普勒效應(yīng)的結(jié)果使有效共振吸收增加，逃脫共振俘獲概率減小，有效增殖因數(shù)下降，這就產(chǎn)生了負(fù)溫度效應(yīng)。燃料溫度系數(shù)公式2.空泡系數(shù)：在液體冷卻劑的反應(yīng)堆中，冷卻劑的沸騰將產(chǎn)生蒸汽泡，它的密度

9、遠(yuǎn)小于液體的密度。在冷卻劑中所包含的蒸汽泡的體積百分?jǐn)?shù)稱為空泡份額。空泡系數(shù)是指在反應(yīng)堆中，冷卻劑的空泡份額變化百分之一所引起的反應(yīng)性變化?？张菹禂?shù)公式3.當(dāng)出現(xiàn)空泡或空泡份額增大情況時(shí)，有三種效應(yīng)：（1）冷卻劑的有害中子吸收減小，這是正效應(yīng)（2）中子泄露增加，這是負(fù)效應(yīng)（3）慢化能力變小，能譜變硬，這是正效應(yīng)，也可以是負(fù)效應(yīng)。4.功率系數(shù)：單位功率變化所引起的反應(yīng)性變化稱為功率反應(yīng)性系數(shù)。公式5.溫度系數(shù)的計(jì)算：在計(jì)算時(shí)，首先計(jì)算在不同的燃料或慢化劑溫度條件下堆芯的群常數(shù)，然后利用堆芯擴(kuò)散計(jì)算程序，對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行臨界計(jì)算，直接計(jì)算出不同的燃料或慢化劑溫度下的有效增殖因數(shù)keff（T），求出k和

10、T的比值，從而求得溫度系數(shù)。6.反應(yīng)性控制的任務(wù)及方式（1）剩余反應(yīng)性：堆芯中沒有任何控制毒物時(shí)的反應(yīng)稱為剩余反應(yīng)性，以ex來表示?？刂贫疚锸侵阜磻?yīng)堆中用于反應(yīng)控制各種中子吸收體，例如控制棒、可燃毒物和化學(xué)補(bǔ)償毒物等。反應(yīng)堆剩余反應(yīng)性的大小與反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)間和狀態(tài)有關(guān)。一般說來，一個(gè)新的堆芯，在冷態(tài)無中毒情況下，它的初始剩余反應(yīng)性最大。（2）控制毒物價(jià)值：某一控制毒物投入堆芯所引起的反應(yīng)性變化量稱為該控制毒物的反應(yīng)性或價(jià)值，以i表示。（3）停堆深度：當(dāng)全部控制毒物都投入堆芯時(shí)，反應(yīng)堆所達(dá)到的負(fù)反應(yīng)性稱為停堆深度，以s來表示。很顯然，停堆深度也與反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)間和狀態(tài)有關(guān)。為了保證反應(yīng)堆的安全，要求

11、熱態(tài)，平衡氙中毒的工況下，應(yīng)有足夠大的停堆深度。否則，當(dāng)堆芯逐漸冷卻和Xe逐漸地衰變后，反應(yīng)堆的反應(yīng)性將逐漸地增加，而停堆深度就逐漸地減小，這樣堆芯有可能又重新恢復(fù)到臨界或超臨界的危險(xiǎn)情況。所以在反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中就必須要對(duì)停堆深度作出規(guī)定。（4）總的被控反應(yīng)性：總的被控反應(yīng)性等于剩余反應(yīng)性與停堆深度之和，以表示，即ex+s7.反射性控制中所用的幾個(gè)物理量作用：熱中子反應(yīng)堆的剩余反應(yīng)性和總的被控反應(yīng)性都遠(yuǎn)大于快中子反應(yīng)堆中對(duì)應(yīng)的反應(yīng)性，這是因?yàn)榭熘凶臃磻?yīng)堆的增值比大，增值的燃料將補(bǔ)償燃料的消耗；同時(shí)，溫度系數(shù)和裂變產(chǎn)物對(duì)快中子反應(yīng)堆的影響也比他們對(duì)熱中子反應(yīng)堆的影響小。從上表還可知，輕水反應(yīng)

12、堆的剩余反應(yīng)性和總的被控價(jià)值相對(duì)比較大。這是因?yàn)檩p水反應(yīng)堆的慢化劑負(fù)溫度系數(shù)比較大且它的轉(zhuǎn)換比比較小。8.控制棒間的干涉效應(yīng)：一般情況下，反應(yīng)堆有較多的控制棒，這些控制棒同時(shí)插入堆芯時(shí)，總得價(jià)值并不等于各根控制棒單獨(dú)插入堆芯時(shí)的價(jià)值總和。這是因?yàn)榭刂瓢舻膬r(jià)值和它插入處的中子通量密度大小密切相關(guān)。而當(dāng)一根控制棒插入堆芯后將引起堆芯中中子通量密度分布的畸變，勢必會(huì)影響其它控制棒的價(jià)值。這種現(xiàn)象稱之為控制棒間的干涉效應(yīng)?？紤]到控制棒的相互干涉效應(yīng)，通常在設(shè)計(jì)堆芯時(shí)，應(yīng)使控制棒的間距大于熱中子擴(kuò)散長度。第九章點(diǎn)堆模型動(dòng)態(tài)方程：或大題第一章1.一核電站壓水堆的熱功率為2800MW，電站年負(fù)荷因子為0.85，試估算該電站一年（365天）所消耗的235U質(zhì)量。2.有一座小型核電站，電功率為150MW，設(shè)電站的效率為30%，試估算該電站反應(yīng)堆額定功率運(yùn)行1h所消耗的235U量。第四章1.設(shè)有如圖所示的一維石墨慢化反應(yīng)堆，k=1.06，L²=300cm²