反应堆期末复习资料Word文档格式.doc

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②缓发中子不可以忽略不计

③缓发中子份额虽然很少，但它的发射时间较长，缓发效应大大增加了两代中子之间的平均时间间隔，从而滞缓了中子密度的变化率。

反应堆的控制实际上正是利用了缓发中子的作用才得以实现的。

2、解释碘坑现象和强迫停堆时间。

船用反应堆要求不能出现强迫停堆现象，请问在设计上应如何考虑。

①刚停堆时，135Xe不再吸收中子消失，而一段时间内，135I衰变成135Xe的速率高于135Xe的衰变速率，因此135Xe核密度随着时间增长，即毒性随时间上升；

但在9-10小时后，堆内135I浓度已明显降低，氙的生成速率低于衰变速率，所以毒性随时间降低，这种现象称为碘坑现象。

②在碘坑时间内，若剩余反应性小于或等于0，则反应堆无法启动，这段时间称为强迫停堆时间。

③船用反应堆要求不能出现强迫停堆现象，在设计上应留有足够的后备反应性，按照最大氙中毒设计。

3、为什么沸水堆中控制棒是从底部插入堆芯的？

沸水堆中水密度在高度方向上变化非常剧烈，堆芯下部的水密度要远高于堆芯上部的水密度，故堆芯的下部中子通量密度要比上部大，控制棒由下向上插入可以提高控制棒的效率，同时还可以展平轴向功率。

4、如何保证压水堆慢化剂温度系数为负值？

举例说明负温度系数对反应堆安全运行作用。

①为了保证慢化剂温度系数为负值，设计时要注意水铀比，保证处于欠慢化区；

运时要注意控制硼浓度不要超过最大值。

②例如，由于误操作或其他原因，在运行过程中控制棒突然上提了一段，致使k突然上升，这时中子通量密度将骤然增加，温度也将突然上升，若反应堆具有负温度系数，则随着温度升高，k值将变小，从而使中子通量密度下降，有自动降温以利于安全的趋势。

5、反应堆堆芯燃料管理的主要任务是什么？

反应堆堆芯燃料管理的主要任务是在满足电力系统能量需求和在电厂设计规范和安全的要求下，为电厂的运行循环做出其经济安全运行的全部决策。

主要包括下列变量的确定：

新燃料的富集度，批料数或一批换料量，循环长度，循环功率水平，燃料组件装载方案，控制毒物的布置和控制方案。

6、简述热中子反应堆中子循环过程，并写出四因子公式。

①一代热裂变中子，由于238U的快裂变，中子数增加到ε倍。

这些快中子有一部分泄露出堆外，留在堆内的中子在慢化过程中经过共振能区，又被吸收了一部分。

热中子也会有一部分泄露出堆外，留在堆内的热中子，一部分被燃料吸收，一部分被结构材料、慢化剂吸收。

被燃料吸收的中子一部分发生辐射俘获反应，一部分发生裂变反应，生成新的裂变中子。

②四因子公式K∞=εpfη，其中ε为快中子增殖系数；

p为逃脱共振吸收率；

f为热中子利用系数；

η为热中子裂变因数。

7、为什么反应堆温度变化后，反应性会发生改变？

①燃料温度升高时由于多普勒效应，将使共振峰展宽，共振吸收中的“能量自屏现象”和“空间自屏”效应都将减弱，从而使有效共振积分增加，逃脱共振吸收概率减小，有效增殖因子下降。

②慢化剂温度升高时，慢化剂密度减小，慢化剂相对燃料的有害吸收将减小，使有效增殖因子增大，同时是慢化剂的慢化能力减小，因而共振吸收增加，有效增殖因子下降。

8、分别说明内-外、外-内装料方案的布置方式及其优缺点。

①内-外装料方案中，芯部自馁向外分为三区，新料装在堆芯最内区，少过一个循环的燃料组件布置在中间区，最外区布置烧过两个循环的燃料。

优点：

燃料燃耗比较均匀，中子泄露损失小；

缺点：

寿期初功率峰因子大，限制功率输出。

②外-内装料方案中，新燃料在最外区，烧过一个循环的布置在中间区，最内区布置烧过两个循环的燃料。

展平堆芯中子通量密度分布，功率峰因子下降；

泄露损失大，循环长度缩短。

10、大型压水堆中通常采取哪些方法来控制反应性？

①控制棒，可燃毒物，化学控制剂

②控制棒采用对中子吸收截面大的物质制成，可以快速有效地改变反应堆内的反应性；

采用化学控制剂，如将对中子吸收截面大的硼溶解在慢化剂中来控制反应性，这样可以使反应堆的反应性变化比较均匀，但调节过程缓慢；

采用可燃毒物，可以减少控制棒的数量和水中的硼浓度，如硼是利用硼“燃耗”较快的特点，从而使可燃毒物管的中子吸收能力随反应堆燃耗加深而明显降低，这种补偿不需外部控制，是自动进行的。

11、反应堆可以在任意功率水平下达到临界状态，这一说法是否正确，为什么？

正确。

因为临界状态是指反应堆内中子的生灭到达一种平衡状态，而与反应堆的功率水平无关，如不考虑热工条件，从理论上讲，反应堆可以在任意功率水平下达到临界状态。

1、设在无限大非增值的扩散介质内有一个点源，源强为S中子每秒，各项同性地在介质内扩散而达到稳定状态，请列出单速中子扩散方程并给出边界条件。

条件：

1在扩散方程成立区域内，中子通量密度必须是个非负实数，处处有界；

2在扩散性质不同的介质交界面附近，两侧的中子通量密度以及中子流密度矢量在界面上的法向分量必须相等；

3在介质与真空交界面上，边界条件为：

在无物理边界以外的外堆边界上，通量密度为0。

求控制棒位置方法。

以中子计数的倒数为纵坐标，控制棒的的位置为横坐标，求纵坐标为零处的位置。

微观截面：

一个中子和一个靶核发生反应的几率。

问答题

1、优质慢化剂的三个主要性质是什么？

②慢化剂的原子量应该多大为好？

答案：

1.吸收截面小；

散射截面大；

平均对数能量损失大。

2.原子量应尽可能小。

2、哪些反应堆可以用天然铀作燃料？

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。

3、试解释“过慢化”与“欠慢化”

过慢化：

堆芯布置中包含的慢化剂多于为获得最大值所需的量，中子完全热化，多余的慢化剂导致中子吸收增加。

欠慢化：

堆芯布置中包含的慢化剂少于为获得最大值所需的量，中子没有完全热化，U-238共振吸收变大。

5、过慢化反应堆的慢化剂温度系数为何值（是正还是负）？

过慢化反应堆的慢化剂温度系数为正。

慢化剂温度升高时变大

7、什么叫毒素？

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。

8、试给出“中子毒物”的定义，举出3种重要的中子毒物。

中子毒物系指那些其热中子吸收截面值很大而明显降低反应堆反应性的核素，例如：

控制材料中的镉；

可燃或可溶毒物中的10B；

裂变产物中的135Xe、149Sm和155Gd。

9、什么是非饱和性（或永久性）裂变产物？

请写出几种较重要的非饱和裂变产物。

裂变产物的生成率远比由于吸收中子或自身衰变的损耗率大，如。

热中子吸收截面特别大，在整个反应堆运行期内，由于吸收中子而消失的速率也比较小，在一个相当长的时间里其浓度将随时间的增长而不断增加，所以称之为非饱和裂变产物。

热中子吸收截面较大的非饱和裂变产物还有：

镉—113、钐—151、钆—155和钆—157等。

16、动力反应堆中达到平衡浓度的时间哪个长？

达到平衡浓度的时间长得多，主要原因在于的热中子吸收截面远远大于钐（）的热中子吸收截面，而且还由于放射性衰变而消失，所以它很快就达到了平衡浓度。

17、反应堆停堆后Sm浓度和Xe浓度的变化有何不同？

停堆后由于149Pm的衰变而有所增多，然而149Sm不发生衰变，是一种稳定的核素，所以Sm将在堆内一直保持到反应堆恢复临界后由于吸收中子而减少，故停堆后149Sm浓度将会逐渐趋于某个与停堆前中子通量有关的浓度值。

停堆后，虽然由于裂变直接产生135Xe停止了，但由于135I的衰变会继续产生135Xe，而且其产生速度快于135Xe本身衰变速度，所以尽管135Xe由于本身的衰变最终将消失，但在停堆后开始阶段还是增加的，这样形成Xe浓度的一个峰值。

然后135I的衰变率变得小于135Xe的衰变率，135Xe浓度逐渐下降。

19、氙振荡的条件是什么？

氙振荡有哪些危害？

如何抑制氙振荡？

1.热通量>

1014/cm2•sec，2.反应堆尺寸很大（堆芯尺寸超过30倍徙动长度）。

氙振荡使反应堆热管位置转移和功率密度峰值因子改变；

并使局部区域的温度升度，若不加控制甚至会使燃料元件熔化；

氙振荡还使堆芯中温度场发生交替地变化，加剧堆芯材料热应力的集中，使材料容易过早的损坏。

可通过称动控制棒来改变功率峰大小及轴向位置，即改变轴向偏移值（A0），从而使氙振荡引起的功率偏