核反应堆物理分析答案第一章1-1.某压水堆采用UO2作燃料，其富集度为2.43%（质量），密度为10000kg/m3。试计算：当中子能量为0.0253eV时，UO2的宏观吸收截面和宏观裂变截面。解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：(5)680.9,(5)583.5,(8)2.7afaUbUbUb由289页附录3查得，0.0253eV时：()0.00027baO以c5表示富集铀内U-235与U的核子数之比，表示富集度，则有：555235235238(1)ccc151(10.9874(1))0.0246c255283222M(UO)235238(1)162269.91000()()2.2310()M(UO)AccUONNUOm所以，26352(5)()5.4910()NUcNUOm28352(8)(1)()2.1810()NUcNUOm2832()2()4.4610()NONUOm2112()(5)(5)(8)(8)()()0.0549680.92.182.74.460.0002743.2()()(5)(5)0.0549583.532.0()aaaaffUONUUNUUNOOmUONUUm1-2.某反应堆堆芯由U-235,H2O和Al组成，各元素所占体积比分别为0.002,0.6和0.398，计算堆芯的总吸收截面(E=0.0253eV)。解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：(5)680.9aUb由289页附录3查得，0.0253eV时：112()1.5,()2.2aaAlmHOm,()238.03,MU33()19.0510/Ukgm可得天然U核子数密度283()1000()/()4.8210()ANUUNMUm则纯U-235的宏观吸收截面：1(5)(5)(5)4.82680.93279.2()aaUNUUm总的宏观吸收截面：120.002(5)0.6()0.398()8.4()aaaaUHOAlm1-3、求热中子（0.025电子伏）在轻水、重水、和镉中运动时，被吸收前平均遭受的散射碰撞次数。-解：设碰撞次数为tasasassannt15666.01032OHt13600001.06.132ODt31086.224507Cdt1-4、试比较：将2.0MeV的中子束强度减弱到1/10分别需要的Al，Na，和Pb的厚度。解：查表得到E=0.0253eV中子截面数据：ΣaΣsAl：0.0150.084Na：0.0130.102Pb：0.0060.363Al和Na的宏观吸收截面满足1/v律。Q：铅对2MeV中子的吸收截面在屏蔽中是否可以忽略？(在跨越了可分辨共振区后截面变得非常小)Σa=Σa(0.0253)(0.0253/2×106)^1/2ΣaAl0.0169×10-4Na0.0146×10-4窄束中子衰减规律：I=I0e-∑xI=(1/10)I0∴x=(ln10)/Σ因此若只考虑吸收衰减：xAl=136.25×104mxNa=157.71×104m对于轻核和中等质量核，弹性散射截面在eV～几MeV范围内基本不变。所以只考虑弹性散射截面时，结果如下：(相比较之下能量为2MeV时，弹性散射截面要比吸收界面大很多)但是不清楚对于重核铅弹性截面基本不变的假设是否成立？xAl=27.41mxNa=22.57mxPb=6.34m1-61171721111PVV3.210P2101.2510m3.21053.2101-7．有一座小型核电站，电功率为15万千瓦，设电站的效率为27%，试估算该电站反应堆额定功率运行一小时所消耗的铀-235数量。解：热能：裂变U235核数：俘获加裂变U235核数：消耗U235总质量量：tPEEeeth1965106.110200thfEn221963419651025.6106.11020027.03600101015106.110200tPnef2222551030.75.5839.6801025.6fafnngMNnmA5.282351002.61030.723225558、某反应堆在额定功率500兆瓦下运行了31天后停堆，设每次裂变产生的裂变产物的放射性活度为1.08×10-16t-1.2居里。此处t为裂变后的时间，单位为天，试估算停堆24小时堆内裂变产物的居里数解：1-9．设核燃料中铀-235的浓缩度为3.2%（重量），试求铀-235与铀-238的核子数之比。1-10.为使铀的η＝1.7，试求铀中U-235富集度应为多少(E=0.0253eV)。解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：(5)680.9,(5)583.5,(8)2.7afaUbUbUb,(5)2.416vU由定义易得：(5)(5)(5)(5)(5)(5)(8)(8)ffaaavUvUNUUNUUNUU(5)(5)(5)(8)((5))(8)faavUUNUNUUU为使铀的η＝1.7，(5)2.416583.5(8)(680.9)54.9(5)2.71.7NUNUNU富集11.、为了得到1千瓦时的能量，需要使多少铀-235裂变解：设单次裂变产生能量200MeVU235裂变数：U235质量：1-12．反应堆的电功率为1000兆瓦，设电站的效率为32%。问每秒有多少个铀-235发生裂变？问运行一年共需消耗多少公斤易裂变物质？一座相同功率煤电厂在同样时间需要多少燃料？已知标准煤的燃烧热为Q=29兆焦/公斤。JEday3600241050062419661961035.1106.11020036002410500106.110200daydayEnCidttA83112.116241062.31008.11035.10324.0)]1032.01(9874.01[)]11(9874.01[115c0335.00324.010324.015585ccnnJE6106.336001000171966196510125.1106.110200106.3106.110200EngMNnmA42319665551043.02351002.6106...
