核反应堆的慢化剂 (2)

核反应堆物理试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 核裂变反应中，中子的倍增系数K大于多少时，反应堆才能维持自持链式反应？A. 0B. 1C. 0.5D. 1.1答案：B2. 以下哪种物质不是核反应堆的慢化剂？A. 石墨B. 重水C. 轻水D. 铅答案：D3. 核反应堆的临界质量是指：A. 反应堆中可裂变核素的质量B. 反应堆达到临界状态所需的最小质量C. 反应堆中所有核素的总质量D. 反应堆中中子的总质量答案：B4. 核反应堆中，中子通量密度的单位是：A. 秒^-1B. 厘米^-2C. 厘米^-2·秒^-1D. 秒^-1·厘米^-2答案：D5. 核反应堆的热中子通量密度通常在什么数量级？A. 10^10 n/cm^2·sB. 10^12 n/cm^2·sC. 10^14 n/cm^2·sD. 10^16 n/cm^2·s答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 核反应堆的冷却剂主要作用是__________和__________。

答案：移走热量；防止反应堆过热2. 核反应堆的燃料棒通常由__________和__________组成。

答案：燃料芯块；包壳3. 核反应堆的控制棒通常由__________材料制成。

答案：中子吸收4. 核反应堆的热效率是指__________。

答案：输出功率与输入功率的比值5. 核反应堆的功率调节通常通过__________来实现。

答案：调整控制棒的位置三、简答题（每题10分，共40分）1. 请简述核反应堆中慢化剂的作用。

答案：慢化剂的作用是将快中子减速至热中子，以增加中子与可裂变核素的相互作用概率，从而维持链式反应。

2. 核反应堆中控制棒的作用是什么？答案：控制棒通过吸收中子来控制核反应堆的中子通量密度，进而控制核反应堆的功率。

3. 核反应堆的冷却系统有哪些类型？答案：核反应堆的冷却系统包括自然循环冷却系统、强迫循环冷却系统和气冷系统等。

核弹与核反应堆的原理与发展摘要：核弹是指利用爆炸性核反应释放出的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的武器。

爆炸性核反应是利用能自持快速进行的原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量产生的核反应爆炸而形成巨大杀伤破坏效应。

核反应堆(Nuclear Reactor)是一种启动、控制并维持核裂变或核聚变链式反应的装置。

相对于核武爆炸瞬间所发生的失控链式反应，在反应堆之中，核变的速率可以得到精确的控制，其能量能够以较慢的速度向外释放，供人们利用。

核弹的用途分为战术核弹、战略核弹和战区核武器，而核能则在推进动力和功能等方面起重要作用。

关键词：核弹核反应堆裂变聚变核武器供能引言:核能可谓一把双刃剑，利弊共存，推进人类科技发展的同时，也对人类生存环境造成了一定的威胁，更好的掌握其原理，规范其发展，才能为人类谋福利。

正文：一、核弹核弹头的基本结构：不管核武器样式多么繁多，核弹头的基本构造通常由壳体、核装药和热核装药、引爆控制系统（引信）和电源等组成。

其中壳体用于盛装核弹的各种装置并能防止其机械损坏。

在弹道导弹核弹头壳体外壳还涂有特殊涂料或隔热层，以防弹头再入大气层时受高速气动加热使弹头壳体及内部装置因过热而烧毁。

核装药和热核装药，由裂变和聚变材料构成，以氢弹为例：核装药（裂变装药）置于由普通炸药构成的球形装药的中央部位，在球形装药外面四周安装了许多电雷管。

引信传来的敏感信号通过引爆控制系统产生的高压电起爆各电雷管，使普通炸药以“枪法”或“内爆法”使裂变材料迅即达到最大超临界质量而实施核裂变爆炸，并使爆炸产生的部分辐射能量转换用以加热和点燃（高能中子的轰击）热核装药产生聚变反应，形成整个氢弹的核爆炸。

引控系统是保证核弹到达预定炸点时发出起爆核装药指令并可靠起爆的装置。

电源是给弹头各组件提供能源的小型一次性使用的蓄电池，在导弹发射准备时激活蓄电池，导弹发射起飞时才能用弹上蓄电池供电。

核弹的分类及其原理：核弹可分为原子弹、氢弹、氢铀弹、特殊性能核武器（如中子弹、核同质异能武器、反物质武器等）1．原子弹原子弹主要是利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的一种武器。

14.以下哪个国家在核子行业中拥有最多的核电站？（）
A.美国
B.法国
C.中国
D.俄罗斯
15.核子行业中，核燃料棒的主要成分包括以下哪些？（）
A.铀-235、铀-238
B.铀-235、钚-239
C.铀-238、钚-239
D.铀-235、氚
16.以下哪项技术被认为是核子行业中实现核废料减量化的重要手段？（）
2. √
3. ×
4. √
5. ×
6. ×
7. √
8. ×
9. √
10.×
五、主观题（参考）
1.第三代核反应堆相比第二代核反应堆具有更高的热效率、更低的放射性废物产生、更完善的安全系统和更长的运行寿命。
2.核废料处理方法包括干式贮存、湿式贮存和深层处置。优点是能安全处理废料，缺点是成本高、技术复杂，深层处置可能影响环境。
C.世界核能协会
D.欧洲核安全组织
19.核子行业中，以下哪种材料被用于核反应堆的燃料？（）
A.钚-239
B.铀-238
C.铀-235
D.氚
20.以下哪项技术被认为是核子行业中实现清洁能源目标的关键技术？（）
A.核聚变
B.核裂变
C.风能
D.太阳能
注意：请在答题括号内填写正确答案的字母。
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
4.核子行业中，核燃料循环主要包括以下哪些环节？（）
A.矿石开采、燃料加工、核反应堆使用、废物处理
B.矿石开采、燃料加工、核反应堆使用、再加工
C.矿石开采、燃料加工、核反应堆使用、废物回收
D.矿石开采、燃料加工、核反应堆使用、废物利用

西安交通大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试试题（反应堆物理部分）参考答案一、术语解释 1、燃耗深度：对核燃料在反应堆内的停留时间和使用寿命，通常用燃耗深度来表示；燃耗深度是装入堆芯的单位重量核燃料所产生的总能量的一种度量。

补充知识：（1） 通常把装入堆芯的单位质量燃料所发出的能量作为燃耗深度的单位， 即焦耳/公斤铀（J/kg ）。

但在工程中，习惯上常以装入堆内每吨铀所发出的热能（以为单位）作为燃耗深度单位，即兆瓦*日/吨铀。

1tuW tN α⋅=（兆瓦*日/吨铀）式中的tN和u W 分别为核燃料的质量（吨）和它所发出的能量（兆瓦 *日）。

若以为燃料，则它的单位为（兆瓦*日/吨铀）。

在计算核燃料质量时应该注意：它是指燃料中含有重元素（铀、钚和钍）的质量，例如以二氧化铀为燃料时，在 计算u W 时，必须把燃料中的氧所占分数扣出除。

（2） 燃耗深度的第二种表示形式为燃耗掉的易裂变同位素的质量B W 和装载的易裂变同位素质量f W 的比值：2100%B fW W α=⨯（3） 燃耗深度的第三种表示形式为：燃耗掉的易裂变同位素的质量BW （公斤）与装载的燃料质量uW （吨）的比值：3BuW W α=2、反应堆周期：中子密度变化 e 倍所需的时间称为时刻反应堆周期T 。

1()tn t eω 11T ω=通常还用中子密度的相对变化率直接定义反应堆周期T ，即令()n t T dn dt=3、控制棒价值：即控制棒的反应性价值，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。

补充知识：（1）控制棒的微分价值：控制棒在堆芯不同高度处移动单位距离所引起的反应性变化。

控制棒位于顶部与底部时，非线性关系中部，微分价值较大，近似线性关系。

反应堆中调节棒的调节段一般都选择在堆芯的轴向中间区段。

（2）控制棒的积分价值：当控制棒从一初始参考位置插入到某一高度时，所引入的反应性。

参考位置选择堆芯顶部，则插棒向堆芯引入负反应性。

核反应堆的慢化剂引言核反应堆是一种重要的能源设施，通过核裂变反应来产生大量热能，进而驱动发电机发电。

核反应堆的慢化剂在核反应堆的运行中起到至关重要的作用，它能够减缓中子的速度，使得中子在核燃料材料中更容易被吸收，从而维持一定的反应速率和稳定性。

本文将探讨核反应堆的慢化剂的基本原理、常见类型以及其在核能发电中的重要性。

一、核反应堆的慢化剂的基本原理1. 中子作用首先我们需要了解中子的性质和行为。

中子是原子核中的粒子，它没有电荷，质量相对较大。

在核反应堆中，中子起到了引发和维持核裂变反应的关键作用。

然而，快速中子（高速运动的中子）在核燃料材料中很难被吸收，导致其在核反应堆中的利用率较低。

因此，需要通过慢化剂来减缓中子的速度，使其与核燃料材料发生更多的相互作用。

2. 减速统计中子的速度减慢是通过与慢化剂中的原子核碰撞来实现的。

在碰撞过程中，中子会与慢化剂中的原子核发生弹性碰撞，并转移一部分动能，从而减慢自身的速度。

这种减速过程可以使用减速统计学来描述。

减速统计学是一个复杂的过程，在物理学中得到了广泛研究和应用。

3. 热化通过与慢化剂中的原子核碰撞，中子将逐渐减慢，直到达到与慢化剂原子核处在相似的热运动速度。

这个过程称为“热化”。

慢化剂中的原子核主要起到了吸收和散射中子的作用，从而使得中子的速度减慢并达到热化状态。

二、核反应堆中常见的慢化剂类型1. 水（H2O）水是最常见的核反应堆慢化剂。

水中的氢原子核捕获快速中子，并通过弹性散射与中子相互作用。

另外，水也被用作冷却剂，以帮助控制反应堆的温度和功率。

轻水反应堆（LWR）是使用普通水（D2O）作为慢化剂和冷却剂的常见类型。

2. 重水（D2O）重水是另一种常见的核反应堆慢化剂。

重水中的氢原子核的相对质量较大，相对于轻水中的氢原子核而言，对中子的慢化作用更加明显。

重水反应堆（HWR）在一些特定的核电站中得到应用，它们可以使用天然铀作为燃料，并且在使用过程中再生和燃耗钚。

核能基础知识试题### 核能基础知识试题#### 一、单项选择题（每题2分，共40分）1. 核能发电的原理是利用核反应堆中的核裂变产生的热量来加热水，产生蒸汽推动涡轮发电机发电。

以下哪种核反应是核能发电的主要来源？A. 核聚变B. 核裂变C. 核衰变D. 核合成2. 核裂变过程中，一个重核分裂成两个或多个较轻的核，同时释放出大量的能量。

以下哪个元素是核裂变中常用的核燃料？A. 铀-235B. 钚-239C. 氘D. 氚3. 核反应堆中，控制棒的作用是：A. 吸收中子，控制链式反应的速度B. 产生中子，促进链式反应C. 冷却反应堆D. 保护反应堆不受外部影响4. 核反应堆的冷却剂主要有水、重水和气体。

以下哪种物质不是核反应堆的常用冷却剂？A. 轻水B. 重水C. 二氧化碳D. 氦气5. 核能发电过程中产生的放射性废物需要妥善处理。

以下哪种废物处理方式不是常规做法？A. 深地质处置B. 再处理C. 露天堆放D. 固化处理#### 二、填空题（每空1分，共20分）1. 核能发电的主要原料是_________，它在核反应堆中通过_________反应释放能量。

2. 核反应堆中的慢化剂主要作用是降低中子的速度，使其更容易被燃料吸收。

常用的慢化剂包括轻水、重水和_________。

3. 核反应堆的功率控制主要通过调节_________的位置来实现。

4. 核反应堆的安全性主要取决于其设计、建造、运行和维护的质量。

其中，_________是防止核反应堆过热的重要安全系统。

5. 核能发电过程中产生的放射性废物需要进行严格的管理和处置，以防止对环境和人类健康造成危害。

常用的废物处理方法包括_________、_________和深地质处置。

#### 三、简答题（每题10分，共40分）1. 简述核能发电的优点和缺点。

2. 描述核反应堆的基本组成及其工作原理。

3. 核能发电过程中如何确保核安全？4. 核能发电产生的放射性废物有哪些处理方式，各有什么优缺点？通过以上试题，可以全面考察对核能基础知识的掌握情况，包括核能发电的原理、核反应堆的组成和工作原理、核安全和放射性废物处理等方面的内容。

hg 2754.1kJ / kg ， g 44.357kg / m3 ， f 717.04m3 / kg
通道入口处水的温度为： t0 tsat 15 282.6C 查软件得： p 8.3MPa ， t0 282.7C 时： h0 1249.33kJ / kg 同 6.1 题相类似， 余弦方式加热时， 采用上一题的余弦加热时的公式， 沸腾起始点满足：
0.015 2 ) 6.1 10.78m3 2
10 P 200 7.05 1020 3.824 1022 2.748 1012 10.78 2.558105 kW t 1.602110
3 有一板状燃料元件，芯块用铀铝合金制成（铀占 22%重量） ，厚度为 1mm，铀的富集度 14 2 为 90%，包壳用 0.5mm 厚的铝。中子注量率为 10 /(cm •s)。元件两侧用 40℃水冷却，对流 传热系数 h = 40000W/(m •℃)，假设气隙热阻可以忽略，铝的热导率 kAl = 221.5W/(m•℃)， 铀铝合金的热导率 kU-Al = 167.9W/(m•℃)，裂变截面 σf = 520×10-24 cm2 。试求元件在稳态下的 径向温度分布。 解： 求温度分布，需求体积释热率； 体积释热率 qV Fu E f R Fu E f N5 f ，其中 Fu 97.4% ， E f 200MeV ， σf = 520×10-24 cm2 ； 元件两侧用 40℃水冷却， 中心温度不会很高， 故求 N5 时铀的密度取附录 A 中 93℃时的 值：
13 2
C5
1 1 1 0.9874( 1) e5

1 1 0.9874( 1 1) 0.03
0.03037

核反应堆物理分析问答答案问答题：1、试从物理⾓度分析压⽔堆燃料温度反应性反馈和慢化剂温度反应性反馈的机理燃料温度反应性反馈主要是由燃料共振吸收的多普勒效应所引起的。

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“能量⾃展现象”和⾮均匀将就中的“空间⾃屏”效应都将减弱，从⽽使有效共振积分增加。

因⽽，温度升⾼多普勒效应的结果使有效共振吸收增加，逃脱共振俘获概率减少，有效增殖因数下降，这就产⽣了负温度效应。

慢化剂温度反应性反馈要分情况讨论：（1）慢化剂温度增加时，慢化剂密度减⼩，慢化剂相对于燃料的有害吸收减⼩，这使有效增殖因数增加，所以该效应对αT M的贡献是正的效应。

（2）慢化剂密度⼩，使慢化剂的慢化能⼒减⼩，因⽽共振吸收增加，所以该将就对αT M的贡献是负的。

另外，慢化剂温度增加，使中⼦能谱硬化，引起235U、240Pu低能部分共振吸收增加，同时也使235U、240Pu⽐值下降，对反应性也引起负的效应。

反馈效果由这两⽅⾯共同作⽤，在⽋慢化区，反应性系数为负，⽐较理想。

2、选择燃料栅格参数（⽔轴⽐）的物理机理（1）V H2O /V U2O增加时，⼀⽅⾯由于栅元的慢化能⼒增⼤，慢化过程中的共振吸收减少，即逃脱共振俘获概率增加，因⽽，将使有效增殖因数k∞增加。

（2）另⼀⽅⾯，V H2O /V U2O增加时，栅元中慢化剂的含量增⼤，使热中⼦被慢化剂吸收的份额增加，因⽽，热中⼦利⽤系数下降⽽使k∞下降。

在V H2O /V U2O较⼩时，前⼀种效应是主要的，随着V H2O/V U2O增⼤，后⼀种效应开始变得更重要。

在这个过程中，我们可以选择出⽆限增殖因数达到极⼤值的最佳栅格。

3、试述反应性控制的任务和⽅式，并⽐较各种反应性控制⽅式的特点：反应性控制设计的主要任务是：采取各种切实有效的控制⽅式，在确保安全的前提下，控制反应堆的剩余反应性，以满⾜反应堆长期运⾏的需要；通过控制毒物适当的空间布置和最佳的提棒程序，使反应堆在整个堆芯寿期内保持较平坦的功率分布，使功率峰因⼦尽可能地⼩；在外界负荷变化时，能调节反应堆功率，使它能适应外界负荷变化；在反应堆出现事故时，能迅速安全地停堆，并保持适当的停堆深度。

19.下列哪个单位用于表示放射性物质的辐射剂量？
A.西弗B.摄尔C.库仑D.安培
（答题括号）
20.核子工程中，下列哪种技术可用于提高核燃料的利用率？
A.核裂变B.核聚变C.快中子增殖D.燃料棒再处理
（答题括号）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
（答题括号）
4.核电站的应急冷却系统主要包括以下哪些部分？
A.应急冷却水泵
B.应急电源
C.冷却塔
D.安全壳
（答题括号）
5.核废料处理的方法包括以下哪些？
A.再处理
B.固化
C.填埋
D.焚烧
（答题括号）
6.以下哪些是核反应堆的冷却剂？
A.水
B.氦气
C.重水
D.铅
（答题括号）
7.核电站的设计中需要考虑以下哪些安全因素？
A.热平衡B.中子平衡C.能量平衡D.物质平衡
（答题括号）
14.核子工程中，下列哪种设备用于检测中子？
A.电流表B.电压表C.中子探测器D.磁场计
（答题括号）
15.下列哪个因素可能导致核反应堆发生失控？
A.冷却剂温度过低B.燃料棒过度发热C.中子增殖过高D.辐射防护失效
（答题括号）
16.核子工程中，下列哪种方法可用于处理核废料？
4.核子工程中，哪种类型的反应堆采用液态金属冷却剂？
A.压水堆B.沸水堆C.快中子堆D.高温气冷堆
（答题括号）
5.核电站中，下列哪种设备用于处理核废料？
A.蒸汽发生器B.稳压器C.过滤器D.燃料棒
（答题括号）
6.核子工程中，下列哪种材料可用于核燃料的浓缩？
A.铀B.钚C.钼D.氦

15
用 f (θC )dθC 表示C系内一个中子被散射到立 体元角 dΩ c 内的概率：
16
d Ωc 1 ϕ = 2π = f (θC )dθC = ∫ϕ =0 sinθC dθC dϕ 4π 4π 1 f (θC )dθC = sin θC dθC 2 dθ C 2 =− dE E (1 − α ) sin θC dE ' f ( E → E ')dE ' = − (1 − α ) E
30
扩散时间的计算：
1 = td = v ( E ) N σ a ( E )v ( E )
• 对于热中子截面，许多介质存在1/v律： σ a ,i ( E ) = σ a ,i (0.0253) 0.0253 / E
⇒ σ a. j ( E )v( E ) = constant ⇒ t d = constant • 对于1/v吸收介质扩散时间与中子能量无 关，一般为10-1~10-4s
E 0
33
慢化方程的建立
• 思路： 某一能量区间内： 中子数密度变化率＝中子移入率＋中子产生 率－中子移出率
∂n(r , E , t ) 中子数密度变化率＝ ∂t
34
• 中子移入率＝
∫
E
∞
Σ s (r , E ' , t )φ (r , E ' , t ) f ( E ' → E )dE
• 中子移出率＝ Σt ( r , E , t )φ ( r , E , t ) • 中子产生率＝ S (r , E , t ) 慢化方程：
11
1 E = [(1 + α ) + (1 − α ) co s θ C ] E 2
'
四点结论：

核反应堆种类很多，主要有压水堆、沸水堆、快速增殖堆及以氦作交换剂的反应堆。

其中压水堆技术最成熟，因而它是世界上核电站采用最多堆型，占全世界总装机容量一半以上，快速增殖堆，由于它可以将地上贮量比较多的铀238和钍232转变成贮量很少或无贮量的核燃料，因而被认为是一种很受欢迎的堆型。

回答者：famorby - 七级2005-12-27 12:59反应堆的结构形式是千姿百态的，它根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。

目前世界上有大小反应堆上千座，其分类也是多种多样。

按能普分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。

按用途分有：（1）研究试验堆：是用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；（2）生产堆，主要是生产新的易裂变的材料铀-233、钚-239；（3）动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推进动力和核能发电。

回答者：独立斜阳- 三级2005-12-27 12:59/cgi-bin/view.cgi?forum=33&topic=551反应堆的结构形式和分类反应堆的结构形式是千姿百态的，它根据燃料形式、冷却剂种类、中子能量分布形式、特殊的设计需要等因素可建造成各类型结构形式的反应堆。

目前世界上有大小反应堆上千座，其分类也是多种多样。

按能普分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有轻水堆，即普通水堆（又分为压水堆和沸水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆。

按用途分有：（1）研究试验堆：是用来研究中子特性，利用中子对物理学、生物学、辐照防护学以及材料学等方面进行研究；（2）生产堆，主要是生产新的易裂变的材料铀-233、钚-239；（3）动力堆，利用核裂变所产生的热能广泛用于舰船的推进动力和核能发电。

反应堆分类情况见下表。

－1－1•通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。

2. 反应堆冷却剂系统可分为冷却系统、压力调节系统和超压保护系统。

3. 压水堆本体由堆芯、堆芯支撑结构、反应堆压力容器及控制棒传动机构组成。

4•燃料组件骨架由24根控制棒导向管、1根中子注量率测量管与上下管座焊接而成。

5•蒸汽发生器是分隔一、二回路工质的屏障，它对于核电厂的安全运行十分重要。

6. 稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生容积沸腾。

7. 放射性废水有可复用废水和不可复用废水，可复用废水经过处理分离成水和硼酸再利用,这是硼回收系统的任务。

8. 专设安全设施包括：安全注射系统、安全壳、安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、安全壳消氢系统、辅助给水系统和应急电源。

9. 安全注入系统通常分为高压安全注入系统、蓄压箱注入系统、低压安全注入系统。

10•反应堆硼和水补给系统是一个两台机组共用的系统。

11. 核电站运行中产生的放射性废气分为含氢废气和含氧废气。

12. 核电厂主要厂房包括：反应堆厂房（安全壳）、燃料厂房、核辅助厂房、汽轮机发电厂房、控制厂房。

13. 核电厂设计一般遵循的安全设计原则有：多道屏障、纵深防御、单一故障原则、抗自然灾害、辐照剂量标准。

14•燃料组件由燃料元件、定位架格和组件骨架组成。

15•堆芯支撑结构包括下部支撑结构、上部支撑结构和堆芯仪表支撑结构16. 阻力塞棒是封闭的不锈钢管,其长度较短，约20cm17. 大亚湾压水堆核电厂的控制棒组件中黑棒采用的中子吸收剂材料为―Ag-In-Gr 银-铟-镉）灰棒材料为不锈钢—，控制棒驱动采用电磁步进式方式；18. 大亚湾核电厂的蒸汽发生器采用的是在压水堆核电站最为常见的立式自 然循环U 型管蒸汽发生器；19. 天然铀所含有的三种同位素中，属于易裂变核素的是铀-235；20•反应堆冷却剂泵主要分为两大类型分别是屏蔽电机泵和轴封泵；21. 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80%左右;22. 压水堆核电厂使用较广泛的有三种:立式U 型管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循环蒸汽发生器、立式直流蒸汽发生器一、填空题（共20分，每题2分）二、名词解释（共25分，每题5分）23.现代压水堆采用硼酸控制反应性。

C.自然灾害
D.放射性物质泄漏
14.核技术在工业领域的应用包括（）
A.无损检测
B.辐射加工
C.辐射固化
D.核磁共振成像
15.以下哪些是国际原子能机构（IAEA）的职责？（）
A.促进核能安全使用
B.防止核武器扩散
C.提供核技术援助
D.管理核燃料供应
16.核反应堆的类型包括（）
A.压水堆
B.沸水堆
C.快中子堆
D.放射性物质泄漏后的反应
20.核技术应用于环境保护的主要方面包括（）
A.环境监测
B.放射性污染治理
C.地下水污染调查
D.大气污染控制
注意：请在答题括号内填写正确选项的字母。
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.核能的主要来源是原子核的______和______。
A.原子裂变
B.原子聚变
电子跃迁
D.光电效应
2.以下哪项不是核能的主要应用？（）
A.发电
B.医疗
C.农业
D.计算机
3.核电站中，核反应堆主要进行的是（）
A.控制链式反应
B.不可控链式反应
C.聚变反应
D.化学反应
4.核技术中，用于放射性治疗的核素主要基于其（）
A. α射线
B. β射线
C. γ射线
D.中子射线
核技术与应用考核试卷
考生姓名：________________答题日期：________________得分：_________________判卷人：_________________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

核反应堆的慢化剂1. 引言核反应堆是一种重要的能源发电装置，它利用核裂变或核聚变反应释放的能量进行发电。

然而，由于核裂变或核聚变反应释放的中子速度非常高，它们需要被减速到适当的速度，才能引发连锁反应。

这就需要使用慢化剂来降低中子速度，以保证核反应的持续和稳定。

本文将探讨核反应堆中慢化剂的作用、种类及使用方法。

2. 慢化剂的作用慢化剂是用来减慢中子速度的物质。

中子速度的减慢能够增加中子与核燃料的相互作用的概率，增加捕获中子的概率，从而提高核反应的效率。

慢化剂的作用主要有以下几个方面：•减慢中子速度：慢化剂与中子碰撞后，能够转移部分能量给中子，使其速度减小。

•增加中子与核燃料的碰撞概率：慢化剂能够增加中子与核燃料的相互作用的概率，进而增加核裂变或核聚变反应的发生概率。

•提高中子的俘获概率：慢化剂能够增加中子被核燃料俘获的概率，从而增加核裂变或核聚变反应的能量输出。

3. 慢化剂的种类在核反应堆中，常用的慢化剂包括以下几种：3.1 水水是最常用的慢化剂之一。

水中的氢原子与中子碰撞后能够减慢其速度。

水也是一种优良的冷却剂，能够有效地带走核反应过程中产生的热量。

3.2 阻尼棒阻尼棒是一种能够吸收中子的材料，常用的材料包括硼或银。

当中子通过阻尼棒时，会与其碰撞并被吸收，从而减慢中子速度。

3.3 重水重水中的氢原子都是氘核，相对于普通水中的氢原子，更重。

因此，重水能够更有效地减慢中子速度，提高中子与核燃料的相互作用的概率。

3.4 石墨石墨是一种有机化合物，其主要成分是碳。

石墨通过散射中子的方式来减慢中子速度。

石墨是一种优良的慢化剂，被广泛应用于常见的高温堆。

4. 慢化剂的使用方法不同的核反应堆类型会使用不同的慢化剂，并且慢化剂的使用方法也各不相同。

以下是几种常见的慢化剂使用方法：4.1 混合使用有些核反应堆会同时使用多种慢化剂。

例如，压水堆核反应堆会使用水作为慢化剂和冷却剂，而在核反应堆内部的燃料棒周围会放置银阻尼棒来吸收中子。

§8.3.2控制棒插入深度对控制棒价值的影响
插入控制棒前，堆芯的单群方程为
z a
gD

a


1 k


f


0
(1)
控制棒插入芯部，其效应可
H
看作是芯部发生了微扰。在
插入帮的局部体积VP内，宏
观吸收截面由 a 变成
。 了 ' a

a

a

a


a,
p
,0 z Z,0 0, 其它区域
堆芯温度的变化将引起一些因素变化： （1）燃料温度变化—燃料核的共振吸收峰展宽，核燃料 对中子共振吸收增加。 （2）慢化剂密度变化—慢化剂慢化能力和吸收性能改变。 （3）中子截面变化。 （4）可溶硼溶解度的变化。
这些因素的变化将导致堆芯有 效增殖因数的变化，从而引起 反应性的变化。
温度效应
核反应堆在运行初期必须具有足够的剩余反应性。
ρcool=1001.7kg/m3； Tav=523k时， ρcool=810.1kg/m3。
Δ ρcool ↓
①热中子扩散面积及年龄增大，则不泄漏几率减
小，导致keff 减小；


(1
L2 B
1
2 )(1
B
2
)
②降低慢化效率，增加238U的共振吸收，逃脱共
振吸收几率下降，导致keff 减小 。
r

a
Rr
受扰动后，反应堆的有效增殖因数k相应的由k变为 k k , 因而将棒插入后芯部中子通量密度的单群方程为：
gD '

(a

a
) '

第七届“魅力之光杯”全国中学生核电科普知识竞赛题库（初赛）001、原子核中没有( C )A、中子B、质子C、电子002、核能分为核裂变能和核聚变能两种都是通过（C）放出的能量。

A、物理变化B、化学变化C、原子核变化003、以下哪个是自然界天然存在的，易于发生裂变的核素：（A）A、铀235B、铀233C、钚2394、1896年，法国科学家（B）发现了放射性。

A、伦琴B、贝克勒尔C、居理夫人5、1898年，居里夫人发现了放射性元素钋，他又通过艰苦努力，于1902年发现了另一种放射性元素（Ｃ）。

A、铀B、钍C、镭6、1914年，物理学家卢瑟福确定氢原子核。

是一个正电荷单元，称为（A）A、质子B、电子C、中子7、1932年，物理学家查德威克发现了（A）A、中子B、质子C、电子8、1905年，著名科学家爱因斯坦提出了（B）公式E=mC2（E 为能量，m转换成能量的质量，C为光速。

）核能就是通过原子核反应，由质量转换成的巨大能量。

A、能量计算通用。

B、质量能量转换。

C、能量光速转换。

9、容易发生核裂变的核素有（B）三种。

其中只有（）是天然存在的。

A、铀233铀235铀238；铀235B、铀233铀235 钚239；铀235C、钍232铀233钚239；钍23210、太阳发出我们人类所必需的光和热，是由（A）产生的？A、核聚变反应。

B、核裂变反应。

C、氢气燃烧。

11、在我们赖以生存的环境中（B）无处不在。

地球上所有的生命都是在此类辐射背景下不断演化而成。

A、人工辐射。

B、天然辐射。

C、核爆辐射。

12、按照辐射作用于物质时所产生效应的不同，人们将辐射分为电离辐射和非电离辐射，下面不属于电离辐射的是（D）A、发射线。

B、贝塔辐射线。

C、射线。

D、紫外线。

13、1897年英国物理学家汤姆逊在进行阴极射线测定时候，发现阴极射线与氢离子电荷相反，但质量要比氢离子小1000多倍。

后来人们把这种阴极射线微粒称（B）A、中子。

目前，在以发电为目的的核能动力领域，世界上应用比较普遍或具有良好发展前景的，主要有压水堆(PWR)、沸水堆(BWR)、重水堆(PHWR)、高温气冷堆(HTGR)和快中子堆(LMFBR)五种堆型。

一、压水堆压水堆(PWR)最初是美国为核潜艇设计的一种热中子堆堆型。

四十多年来，这种堆型得到了很大的发展，经过一系列的重大改进，.己经成为技术上最成熟的一种堆型。

压水堆核电站采用以稍加浓铀作核然料，燃料芯块中铀-235的富集度约3%。

核燃料是高温烧结的圆柱形二氧化铀陶瓷燃料芯块。

柱状燃料芯块被封装在细长的铬合金包壳管中构成燃料元件，这些燃料元件以矩形点阵排列为燃料组件，组件横断面边长约20cm，长约3m。

几百个组件拼装成压水堆的堆芯。

堆芯宏观上为圆柱形。

压水堆的冷却剂是轻水。

轻水不仅价格便宜，而且具有优良的热传输性能。

所以在压水堆中，轻水不仅作为中子的慢化剂.同时也用作冷却剂。

轻水有一个明显的缺点，就是沸点低。

要使热力系统有较高的热能转换效率，根据热力学原理.核反应堆应有高的堆芯出口温度参数:要获得高的温度参数，就必须增加冷却剂的系统压力使其处于液相状态。

所以压水堆是一种使冷却剂处于高压状态的轻水堆。

压水堆冷却剂入口水温一般在290℃左右，出口水温330℃左右，堆内压力15.5MPa大亚湾核电站就是一座压水堆核电站。

高温水从压力容器上部离开反应堆堆芯以后，进入蒸汽发生器，如图1-7所示。

压水堆堆芯和蒸汽发生器总体上像一台大锅炉，核反应堆堆芯内的燃料元件相当于加热炉，而蒸汽发生器相当于生产蒸汽的锅，通过冷却剂回路将锅与炉连接在一起。

冷却剂从蒸汽发生器的管内流过后，经过冷却剂回路循环泵又回到反应堆堆芯。

包括压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器及有关阀门的整个系统，是冷却剂回路的压力边界。

它们都被安置在安全壳内，称之为核岛。

蒸汽发生器内有很多传热管，冷却剂回路和二回路通过蒸汽发生器传递热量。

传热管外为二回路的水，冷却剂回路的水流过蒸汽发生器传热管内时，将携带的热量传输给二回路内流动的水，从而使二回路的水变成280℃左右的、6-7MPa的高温蒸汽。