作业二参考答案
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2-1.某压水堆采用UO 2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，UO 2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) 2.7a f a U b U b U b
σσσ===由289页附录3查得，0.0253eV 时：()0.00027b
a O σ=以c 5表示富集铀内U-235与U 的核子数之比，表示富集度，则有：ε555235235238(1)
c c c ε=+−151(10.9874(1))0.0246c ε
−=+−=25528
3222M(UO )235238(1)162269.9
1000()() 2.2310()
M(UO )A c c UO N N UO m ρ−=+−+×=×==×所以，26352(5)() 5.4910()
N U c N UO m −==×28
352(8)(1)() 2.1810()N U c N UO m −=−=×2832()2() 4.4610()
N O N UO m −==×2112()(5)(5)(8)(8)()()
0.0549680.9 2.18 2.7 4.460.0002743.2()
()(5)(5)0.0549583.532.0()
a a a a f f UO N U U N U U N O O m UO N U U m σσσσ−−Σ=++=×+×+×=Σ==×=2-2.某反应堆堆芯由U-235,H 2O 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)680.9a U b
σ=由289页附录3查得，0.0253eV 时：112() 1.5,() 2.2a a Al m H O m −−Σ=Σ=,()238.03,
M U =33
()19.0510/U kg m ρ=×可得天然U 核子数密度283()1000()/() 4.8210
()A N U U N M U m ρ−==×则纯U-235的宏观吸收截面：1(5)(5)(5) 4.82680.93279.2()
a a U N U U m σ−Σ=×=×=总的宏观吸收截面：120.002(5)0.6()0.398()8.4()
a a a a U H O Al m −Σ=Σ+Σ+Σ=
P35，第6题
11
7
172
1111PV V 3.210P 2101.2510m
3.2105 3.210φφ−−−=Σ×××===×Σ××××Q P35，第12题每秒钟发出的热量：6
9100010 3.125100.32PT
E J
η×===×每秒钟裂变的U235：109193.12510 3.125109.765610()
N =×××=×个运行一年的裂变的U235：
1927'N T 9.765610365243600 3.079710()
N =×=××××=×个消耗的u235质量：
27623A
(1)'
(10.18) 3.079710235
m A 1.422810g 1422.8kg
N 6.02210N α++×××=×==×=×需消耗的煤：9967E'11036524
3600
m 3.398310Kg 3.398310Q 0.32 2.910××××===×=×××吨
2-3.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) 2.7a f a U b U b U b
σσσ===,(5) 2.416
v U =由定义易得：(5)(5)(5)(5)(5)(5)(8)(8)
f
f a a a v U v U N U U N U U N U U σησσ×Σ==Σ+(5)(5)(5)(8)((5))(8)f a a v U U N U N U U U σσση
⇒=−为使铀的η＝1.7，(5) 2.416583.5(8)(680.9)54.9(5)2.7 1.7N U N U N U ×=
−=富集度235(5)235100% 1.77%235(5)238(8)23523854.9
N U N U N U ε=×==++×2-4.一核电站以富集度20%的U-235为燃料，热功率900MW,年负荷因子(实际年发电量/额定年发电量)为0.85,U-235的俘获－裂变比取0.169,试计算其一年消耗的核燃料质量。
解：该电站一年释放出的总能量=616
900100.8536006024365 2.412510J ××××××=×对应总的裂变反应数=16
26
6192.4125107.541020010 1.610
−×=××××因为对核燃料而言：t f γ
σσσ=+核燃料总的核反应次数=2626
7.5410(10.169)8.8110××+=×消耗的U-235质量=26238.8110235344()6.02101000
kg ××=××消耗的核燃料质量=344/20%1720()kg =。
