反應(yīng)堆物理分析第一章練習(xí)課件

1、核反應(yīng)堆物理習(xí)題課第1頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識1、計算相距r的兩點電荷Z1和Z2間的相互作用力解：第2頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識2、試估算核物質(zhì)的密度原子核的半徑密度*現(xiàn)在計算質(zhì)子的質(zhì)量密度，我們近似認(rèn)為質(zhì)子質(zhì)量等于氫原子質(zhì)量解：第3頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識第4頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識 3、設(shè)向核反應(yīng)堆活性區(qū)內(nèi)裝入燃料235U和和中子慢化劑9Be，核數(shù)比為NU/NBe=0.4%,試求燃料和慢化劑的重量比解：第5頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識4、水的密度為1000Kg/m3，對能量為0.0253ev 的中子，氫核和氧核的微觀吸收截面分別為0.332 靶和

2、0.0002 靶，求水的宏觀吸收截面，和水的平均自由程。解：1m3水分子數(shù)目第6頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識第7頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識5、能量為E1=0.025eV的中子密度n1=105中子/米3，而能量E2=1keV的中子密度n2=103中子/米3，求它們的中子通量比解：第8頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識6、中子與原子核的相互作用的三種過程； 反應(yīng)堆中，中子與物質(zhì)的相互作用。解：中子與原子核的三種作用：1）勢散射；2）直接相互作用；3）復(fù)合核的形成 反應(yīng)堆中，中子與物質(zhì)的相互作用：1）散射：包括彈性散射和非彈性散射；2）吸收：包括輻射俘獲和裂變第9頁，共21頁。反應(yīng)堆核

3、物理基礎(chǔ)知識7、初始質(zhì)量為4 毫克的Po（T1/2=138.4 天），試問經(jīng)過10 天衰變掉_毫克。解：第10頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識8、試問一克226Ra(T1/2=1620 年)在1 秒內(nèi)產(chǎn)生_ 衰變;一克238U（T1/2=4.5109年）在一秒內(nèi)產(chǎn)生_ 衰變。解：第11頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識9、已知 放射性同位素210Po（T1/2=138.4 日）,具有放射性1 居里，則其質(zhì)量為_。解：第12頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識10、微觀截面是什么的度量？宏觀截面呢？它們的量綱是什么？解：微觀截面表征一個入射粒子與單位面積內(nèi)一個靶核發(fā)生作用的幾率大?。?宏觀截面是

4、單位體積內(nèi)所有靶核的微觀截 面的總和表征一個入射粒子與單位體積內(nèi)所有靶核發(fā)生作用的幾率大小。 微觀截面具有面積的量綱； 宏觀截面具有長度-1的量綱。第13頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識11、有效增值系數(shù)的定義是什么？在實用中怎么表示方便？解：有效增值系數(shù)用K 來表示，它的定義是：在實際應(yīng)用中：第14頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識12、什么叫臨界系統(tǒng)？什么叫次臨界系統(tǒng)？什么叫超臨界系統(tǒng)？解：若芯部的有效增值系數(shù)K恰好等于1，則系統(tǒng)內(nèi)中子的產(chǎn)生率便恰好等于中子的消失率，這樣，在系統(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，也就是說，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)過程處于穩(wěn)態(tài)狀況，這種系統(tǒng)便稱為鄰界

5、系統(tǒng)；若有效增值系數(shù)K小于1，這時系統(tǒng)內(nèi)中子數(shù)目將隨時間而不斷衰減，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)是非自續(xù)的，這時系統(tǒng)便稱為次臨界系統(tǒng)；若有效增值系數(shù)K 大于1，則系統(tǒng)內(nèi)的中子數(shù)目將隨時間而不斷地增加，我們稱這種系統(tǒng)為超臨界系統(tǒng)。第15頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識13、在235U 的增值介質(zhì)內(nèi)，熱中子密度等于106中子/cm3,燃料核數(shù)為NU-235=51018/cm3,試求每秒鐘的裂變數(shù)和不裂變的吸收數(shù)。解：取熱中子能量為0.0253eV，v=2200m/s 吸收反應(yīng)率為：裂變反應(yīng)率俘獲反應(yīng)率第16頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識14、二氧化鈾的密度為10.42103kg/m3,鈾的富集度為3，已知在

6、0.0253ev 時，235U的微觀吸收截面為680.9靶，238U 為2.7靶，O為210-4靶。確定UO2的宏觀吸收截面a。235U與238U核子數(shù)之比UO2分子量解：第17頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識UO2宏觀截面第18頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識15、反應(yīng)堆在5 兆瓦的功率下運行，由不裂變吸收造成的中子損失為45，問有多少中子泄漏到活性區(qū)之外？解：設(shè)單次裂變產(chǎn)生中子數(shù)為2.5個，則不裂變吸收中子數(shù)為2.545%=1.1個，要維持持續(xù)穩(wěn)定鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，必須有1個中子引發(fā)下次裂變，因此泄漏中子為2.5-1.1-1=0.4，占裂變中子數(shù)的40%第19頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)

7、知識 同時假設(shè)，單次裂變放出的能量為：200MeV=2001061.610-19J=3.210-11J 則一秒發(fā)生的裂變數(shù)，即裂變中子數(shù)為：因此，泄漏到活性區(qū)外的中子數(shù)為：1.56101740%=6.251016中子/秒第20頁，共21頁。反應(yīng)堆核物理基礎(chǔ)知識16、測量放射性同位素的放射性C(居里)，經(jīng)過每2小時給出下列結(jié)果：21.5；12.5；7.0；3.9；2.2；1.3居里，試估算該同位素的半衰期解：N1/N2=C1/C2=2t/T，由此T=0.693t/ln(C1/C2)其中t測量放射性強(qiáng)度的間隔時間；C1/C2放射性強(qiáng)度每一次測量對下一次測量的比值。在該情況下，t2小時：C1/C221.5/12.5=1.72；12.5/7.0