反应堆物理题库精编Word文件下载.doc

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ΖΣs/cm-1

1.53

0.170

0.176

0.064

ζΣs/Σa

72

12000

159

170

核力所具有的特点是什么？

基本特点是：

核力是短程力，作用范围大约是1～2×

10-13cm；

核力是吸引力，中子与中子，质子与中子，质子与质子之间均是强吸引力。

核力与电荷无关。

核力具有饱和性，每一核子只与其邻近的数目有限的几个核子发生相互作用。

4.　定性地说明：

为什么燃料温度Tf越高逃脱共振吸收几率P越小？

逃脱共振吸收几率P是快中子慢化成热中子过程中逃脱238U共振吸收峰的几率，在燃料温度低的时候，σa共振峰又高又窄，如图所示，当燃料温度升高后，238U的σa的共振峰高度下降了，然而却变宽了，因而不仅原来共振峰处能量的中子被吸收，而且该能量左右的中子也会被吸收。

温度越高共振峰变得越宽，能被该共振峰吸收的中子越多，逃脱共振吸收几率P就越小，这种效应也称为多谱勒展宽。

试定性地解释燃料芯块的自屏效应。

中子在燃料中穿行一定距离时的吸收几率，可表示为：

P（a）=1-e-X/λ

其中λ为吸收平均自由程，X为中子穿行距离。

一般认为X＝5λ时，中子几乎都被吸收了[P（a）→1]。

对于压水堆，燃料用富集度为3.0%的UO2，中子能量为6.7ev，穿行距离在5λa=0.0315cm内被吸收的几率为99.3%，所以很难有6.7ev的中子能进入到燃料芯块中心，这种现象称为自屏效应。

6.　什么是过渡周期？

什么是渐近周期？

答案：

在零功率时，当阶跃输入－正反应性ρ0（ρ0<

β）后，反应堆功率的上升速率（或周期）是随ρ0输入后的时间t而改变的（如图所示）。

反应堆的周期（e倍或倍增）在达到稳定之前，周期值均在变化，这段的反应堆周期称为过渡周期（或称瞬态周期）。

过渡期的长短与输入的正反应性ρ0有关，一般约为1－2倍的渐近周期值。

达到稳定之后的反应堆周期称为渐近周期（或称稳定周期）。

一般所称反应堆周期指的是渐近周期。

简述控制棒设计的基本原则。

控制棒设计的基本原则应是：

安全可靠、机动灵活及不对堆内功率分布产生过大的扰动。

控制棒应有足够大的总价值，能可靠地达到紧急停堆的要求，特别是在“卡棒”条件下，即有一束最大价值的控制棒“卡”在堆顶不下落的条件下，也能实现安全停堆。

机动灵活的原则，微分价值不能太小，以快速控制功率的意外波动。

微分价值也不能太大，否则会给弹棒事故带来严重后果。

控制棒都采用数量多、尺寸小的设计原则，是为了减少控制棒移动对堆芯功率分布的影响。

8.简单分析慢化剂平均温度Tavg对控制棒价值的影响。

慢化剂平均温度对棒价值有重要影响，当慢化剂温度升高（也即功率升高时）时，其密度降低了，中子在慢化剂中平均穿行距离变大了，这样中子被控制棒吸收的几率变大了，也即控制棒的作用范围变大了，这意味着慢化剂温度升高，棒的价值变大了。

9.试分析说明堆芯燃耗对控制棒价值的影响。

在同一功率水平运行下，堆芯燃耗的加深，裂变产物（其中主要是中子毒物）积累量随燃耗的增长，也能使控制棒价值增大。

这主要是因为裂变产物强烈地吸收热中子，使堆内中子谱硬化，超热中子增多，而Ag-In-Cd控制棒又有很强的超热中子吸收能力的缘故。

10.　何谓“卡棒”原则？

制定“卡棒”准则有什么作用？

反应堆运行在任何工况下，当一束反应性价值最大的控制棒卡住在堆芯顶部不能下插，此时也能实现反应堆热态停堆的设计准则。

这是一个留有保险裕度的安全准则，而且能保证在停堆后提出任何一束控制棒进行试验或检修时的核安全。

11.　简述控制棒滑步对堆功率及分布的影响。

由于控制棒向下滑步是引入负反应性，从而使堆功率下降，因此对堆的安全不会造成严重后果。

但单束棒的滑步（极限情况是下降到底而无法提升）会产生象限功率倾斜，增大堆芯功率不利因子，若堆功率仍然维持在满功率运行，则必然增大潜在的核安全风险，详见落棒事故分析报告。

12.　简述控制棒失控提升对堆功率及分布的影响。

控制棒失控提升将逐步累积地增加正反应性，导致反应堆功率急剧增加，如不能有效地实现紧急停堆，将使堆芯发生DNB，引起燃料元件破损，因而这是一种严重的事故工况。

由于单束棒的失控连续提升，堆芯产生严重的功率倾斜。

在提升棒位置形成很大的局部中子通量峰，这又继续加大局部燃料元件烧毁的可能性。

13.　给出象限功率倾斜比的定义。

这是根据通量测量确定的一个无量纲量。

它们是从4个功率探测器每6段功率放大器的输出信号（已标定的输出）所得出的量，其目的是随时给出堆芯象限功率倾斜的程度。

象限功率倾斜比QPTR定义为：

象限功率倾斜比是功率量程电离室上半部或下半部的最大测量值与上半部或下半部平均值之比中较大的那个比值。

14.　当确定象限功率倾斜比在1.02－1.09之间时，运行时采取的基本措施是什么？

当反应堆功率>

50％运行时：

在达到下列情况之一以前，至少每小时计算一次象限功率倾斜比：

a象限功率倾斜比降低到其限值范围办，或

b热功率降低到50%额定热功率经下。

须在2小时内做到下面二条之一：

a使象限功率倾斜比降低到其限值内，或

b对于所指示的象限功率倾斜比，超过1.0的每1％须至少降低3％额定热功率，同时类似地须在此后4小时内降低功率量程中子通量停堆保护高定值。

超过限值后的24小时内验证象限功率倾斜比是否在其限值范围内，否则在此后的2小时内把反应堆功率降低到50％额定热功率以下，同时把停堆保护的功率量程中子通量高定值在此后4小时内降低到55%额定热功率的定值。

在提升功率前须查明原因。

在进行50%额定热功率以上功率运行时，须经过在此功率水平下对象限功率下对象限功率倾斜比进行每小时1次共12小时的验证，证明象限功率倾斜比在正常值内；

或者直到验证了95%或以上的额定功率下倾斜比是可接受的。

15.　说明上题中采取基本措施的理由是什么？

由于径向功率倾斜的增加，即径向功率不均匀因子（FTQ）增加，势必导致总的不均匀因子的增加（FTQ）。

根据估算，径向功率倾斜比上升1%，则总的不均匀因子（FTQ）增加3%。

为了保证最大线功率密度不超过限值，所以当径向功率倾斜比为1.02－1.09时，功率降至70%的额定功率是能保证安全的。

限定运行时间的理由有二：

留有一定的时间供运行人员对显示的周向功率倾斜比作进一步检查和校核，以排除测量仪器、仪表及测量系统的故障，确认原显示值是正确的。

防止发生各燃料组件燃耗过大的不均匀性，以免局部燃料元件燃耗过大而破损。

16.　何谓控制棒的反应性价值？

控制棒价值的大小与什么成正比？

控制棒的反应性价值，简称控制棒价值，是指在堆芯内有控制棒存在时和没有控制棒存在时的反应性之差。

控制棒在其结构确定之后即控制棒大小，形状和材料决定之后，其反应性价值与控制棒所在位置的中子价值成正比，也即与所在位置的中子通量密度的平方成正比。

以Keff的六因子公式（即Keff=η·

ε·

ρ·

f·

Pth·

Pf）为基础，简要分析控制棒对Keff的影响。

泄漏几率（Pth、Pf）。

热中子利用系数表示式为f=，可见插入控制棒后ΣRa将增大，导致f增大，从而使Keff减小，这是主要影响。

式中ΣUa、ΣMa、ΣRa、ΣPa分别表示燃料、慢化剂（包括可溶硼）、控制棒、及裂变产物对热中子的吸收，控制棒中的Cd是强的热中子吸收剂。

由于控制棒是强中子吸收体，所以它对逃脱共振吸收几率P有明显的影响。

根据P的定义可知，如果超热吸收强烈，则经慢化而能达到热能区的中子数就小了，故控制棒的插入使P值减小，从而Keff下降。

两群扩散近似的中子不泄漏几率表示式为：

P=Pth·

Pf=

当控制棒插入堆芯时，中子年龄变大，堆的几何曲率B2也变大，致使Pf变小。

同时控制棒插入后增加了对热中子的吸收，相当于增加了热中子的泄漏，所以Pth也减小，总的来说，控制棒的插入使中子的不泄漏几率P=Pth·

Pf减小。

这是次要的。

17.何谓控制棒组的微分价值和积分价值？

它们应如何估算？

控制棒微分价值是指控制棒每移动一步所引入的反应性变化。

其单位常用pcm/step。

显然这是个微分量，计算式为DRW=，通常假定该高度附近，棒的微分价值不随高度而变，则可用移动的步数除移动后所引入的反应性量来计算，即DRW。

当控制棒从一参考位置移动到某一高度后，所引入的反应性称为这个高度上的积分价值。

△ρ（S1、S2）=，若参考位置选在全插位置，则是提棒向堆芯引入的正反应性。

当终点选在全提位置则是整束（组）棒引入的正反应性。

反之参考位置选在全提位置，终点选在全插位置，则是全棒束（组）全插后引入的负反应性。

18.为什么要对T4棒组作插入限制和咬量大小的规定？

作插入限制的原因有：

保证在任何功率运行下有足够的停堆深度；

防止插入过量后造成下半堆芯过度的局部功率峰；

减小了弹棒事故后果的严重性。

保证其有适当的微分价值（通常规定为2.0－2.5pcm/步），以确保对温度、功率、汽泡、硼浓度等小反应性变化起到快速响应的作用。

19.给出并解释Keff与堆芯寿期的关系曲线。

对一座新堆（或换料后的堆芯），其燃料装载量比临界质量要多，初始Keff比较大，即剩余反应性比较大，除了冷态临界至热态满功率的温度效应及功率亏损外，还必须用控制棒，可溶硼及可燃毒物来补偿，才能在反应堆中实现自持链式反应（反应堆在满功率下临界运行）。

在寿期初（BOL），平衡氙，最大氙毒的负反应性使Keff急剧下降。

随后，随着燃耗的增加，Keff逐渐减小。

直至Keff到1.0时完成该堆芯循环寿期的运行。

下图给出Keff与堆芯燃耗的关系曲线。

曲线有两条TL1和TL2分别对应于最大氙和平衡氙情况。

20.什么是“延长运行”？

为什么要延长运行？

以什么方式来实现延长运行？

答案：

“延长运行”是指提高这一循环燃料的燃耗达到延长换料周期的运行方式。

反应堆在满功率平衡氙下运行到寿期末（EOL），Keff已接近于1.0，按计划已到换料时间，但由于主观上（电厂本身）或客观上（电网）的要求，必须再继续运行一段时间。

实现延长运行的方式有两种，一是降低功率运行，利用功率亏损和平衡氙毒所释放的正反应性延长运行。

二是降低冷却剂平均温度运行，这是利用温度效应所释放的正反应性延长运行。

原理上，降低冷却剂平均温度运行比较有利，因为可以在较高功率上运行一段时间，但实际上往往会带来控制系统的变更等的问题，实现起来有一定的困难。

21.试在坐标图上定性地绘出一新建电站的压水堆两种情况下临界硼浓度随燃耗的变化曲线：

（1）热态满功率，无控制棒，无可燃毒物；

（2）热态满功率，无控制棒，有可燃毒物。

22.试对上题中两条临界硼浓度随燃耗的变化曲线的相同点及不同点给出简要说明。

寿期初硼浓度的起点不同，因有可燃毒物存在，补偿了部分反应性，故有可燃毒物的曲线起始硼浓度要低得多；

由零氙到平衡氙，硼浓度的急剧下降其幅度和速率基本相同，这是因为平衡氙毒的反应性是相同