反应堆核物理基础习题集

选择题1）缓发中子的存在使中子倍增周期 A 。

A：变大B：变小C：不变2）在有源的次临界反应堆内，中子通量是C 的。

A：不断上升B：不断下降C：一定4）中子通量是：[C] 。

A 单位时间单位体积内的中子总数；B 单位时间内通过单位体积的中子总数；C 单位体积内的中子在单位时间内穿行距离的总和；D 单位时间内单方向通过单位面积的中子总数。

8）“功率亏损”的定义是：[A]A不反应堆功率上升时向堆芯引入的负反应性总值；B当慢化剂温度上升时向堆芯引入的负反应性总值；C当反应堆功率上升时向堆芯引入的正反应性总值；D当燃料温度降低时向堆芯引入的正反应性总值；21) 反应堆功率正比于 B 。

A：最大通量B：平均通量C：最小通量22) 处在临界状态下的反应堆的功率是 C 。

A：很高的B：一定的C：任意的25）反应堆在稳定功率运行时，假定所有其它条件不变，分别发生了如下的变化：1）功率上升；2）控制棒组下插。

则两种情况下的△I变化方向为：[D]。

A. 1)正；2)正。

B. 1)负；2)正。

C. 1)正；2)负。

D. 1)负；2)负。

解释所选答案的理由：1）由于△I=PT－PB，功率上升后，堆芯出口温度上升，导致堆芯下半部功率升高，△I减小；2）控制棒下插，堆芯上半部功率减小，堆芯轴向功率峰值将偏向堆芯下半部，△I减小。

26）反应堆在寿期中以75％FP运行，假定控制棒处在全提位置，那么在发生以下变化后，反应堆功率分布向堆芯顶部偏移最大的情形应当是：[A]。

A. 降低功率。

B. 降低冷却剂硼浓度。

C. 降低堆芯平均温度。

D. 降低反应堆冷却剂系统压力。

27）当反应堆以75％FP运行，一束中心控制棒下插到底与同一束控制棒下插50％，那么，比较这两种情形，正确的说法是：[B]。

A. 控制棒下插到底引起轴向功率分布的变化大。

B. 控制棒下插到底引起径向功率分布的变化大。

C. 控制棒下插到底引起停堆裕量的变化大。

D. 控制棒下插到底引起停堆裕量的变化小。

28）往一个处于停闭状态的反应堆中添加某个正反应性，尽管此时的1，但观察到中子计数率在增长，这种现象的起因是：[D]。

A. 缓发中子。

B. 等温温度系数。

C. 中子慢化。

D. 次临界增殖。

理由:次临界状态下，堆芯内的中子密度变化规律为：。

因此，在未达到次临界平衡之前，中子密度是增加的。

29）堆内装设外中子源，它在启动过程中的作用是：[D]。

A 需用中子源主生足够数量的中子启动反应堆；B 避免启动时达不到临界的计数水平；C 缩短启动反应堆的时间；D 用于监测反应堆启动过程。

30）因高功率长期运行，会引起中子通量密度的再分布，其主要原因是：[B]。

A. 堆芯外围区域的控制棒价值比堆芯内区的低。

B. 由于堆芯轴向燃料燃耗的不均匀，引起轴向的慢化剂温度系数和热中子通量密度分布变化。

C. 燃料的共振吸收随温度升高而增强。

D. 堆芯冷却剂硼浓度随着运行而逐渐减少。

31）反应堆以75％FP运行了几周，蒸汽发生器的蒸汽流量突然增加了3%。

若无操纵员的干预而且自动控制系统不动作，则到达稳定状态后，反应堆功率将，冷却剂平均温度将。

[A]。

A. 上升、下降。

B. 不变、上升。

C. 下降、上升。

D. 不变、下降。

32）有两座完全相同的反应堆A和B，同时以满功率运行了6个月。

两座反应堆同时紧急停堆，反应堆A的控制棒全部下插到堆底，而反应堆B有1束控制棒被卡在堆外不能下落。

比较这两座反应堆在停堆5分钟后的堆芯内的裂变反应率和功率下降周期，正确的结论是：[D]。

A．裂变反应率相同；但反应堆A的周期短。

B．两者的裂变反应率和功率下降周期都相同。

C．反应堆A的裂变反应率低、功率下降周期也较短。

D．反应堆A的裂变反应率低，但两者的核功率下降周期相同。

解释所选正确答案的理由：停堆后5分钟，瞬发中子几乎完全消失，堆芯内的中子来源主要是缓发中子。

由于反应堆A 的停堆反应性大，其次临界度要深，由缓发中子源形成的次临界增殖水平比反应堆B的低。

因此其裂变反应率低。

缓发中子及短寿命的缓发中子消失后，反应堆中子功率反应率低。

瞬发中子及短寿命的缓发中子消失后，反应堆中子功率的下降取决于寿命最长的缓发中子先驱核的衰变，与其它因素无关。

33）反应堆从无氙状态启动，在临界后，操纵员建立一个正的反应堆周期，以便继续提升功率。

在几分钟之内，还未达到核加热点，反应堆功率停止上升并开始缓慢下降，其原因可能是：A. 反应堆冷却剂系统意外硼稀释。

B. 堆芯内氙的积累。

C. 反应堆冷却剂系统逐步冷却。

D. 裂变引起燃料发热。

E. 以上四种情况都不正确。

答案：[E]。

34) 选择（将正确的选择填入“答案”后的[ ]中）已知在反应堆启动过程的某个阶段，反应堆的keff=0.97，稳定的中子计数率为500。

当提升控制棒引入1050pcm的反应性后，稳定的中子计数率近似为：A. 750。

B. 1000。

C. 2000。

D. 2250。

答案：[ A ]。

理论依据：由反应性的定义：，得到：。

由次临界外推公式：，可得：。

35）设置控制棒插入极限的目的有：[A、B、C]。

（多项选择：多选不得分、少选按比例扣分）A. 防止功率分布畸变。

B. 限值弹棒事故后果。

C. 升功率时，控制棒可尽可能多地提出以补偿功率亏损。

D. 降功率时，控制棒可尽可能多地提出以补偿功率亏损。

E. 升功率时，控制棒可尽可能多地提出以补偿氙毒反应性。

F. 降功率时，控制棒可尽可能多地下插以补偿氙毒反应性。

36）在等于0.88和等于0.92的两种情况下，分别引入200 的正反应性，那么两种情况下的稳定中子计数率的净增量的大小比较应当是:[C]A. 相等B. 前者大于后者C. 后者大于前者D. 不确定理由：因计数率，所以当引入正反应性后，。

计数率的净增量：，显然引入同样的正反应性，初始有效增殖系数越接近于1，则计数率增量越大。

37）在PWR某燃料循环，在相同的功率水平下，若在寿期初和在寿期末分别引入同样大小的正反应性，则反应堆功率增长周期的比较是：[B]。

A. 寿期初的反应堆周期短。

B. 寿期末的反应堆周期短。

C. 两者的反应堆周期相同。

D. 不能确定。

理由：缓发中子对反应堆稳定性的贡献比瞬发中子的大，随着燃耗加深，堆芯内239Pu不断积累。

因为239Pu的有效缓发中子份额要比235U的低得多，因此在寿期末的比在寿期初的要小。

引入同样大小的反应性，则在寿期末的反应堆周期比寿期初的要短。

填空题：1）核反应堆内，热中子与硼–10发生主要的核反应方程：。

这种反应类型是（n , ）反应。

2）放射性衰变主要分为：α衰变和β衰变。

γ射线是处在激发态的原子核回复到稳定状态或更低的激发态的过程中，将多余的能量以电磁辐射(电磁辐射、电离辐射、放射性气体)的形式发出的。

3）放射性衰变的特点（回答三条）有：a) 放射性衰变是核内因中子数与质子数之比过多或过少时而自发放出某种特征粒子的现象。

此核转化为一个不同的核（带放射性或不带放射性）；b) 任何一种放射性物质的核，都有一定的衰变率，它取决于核的种类，而且等于常数；c) 用任何人类已知的方法都不能使它改变4）中子通量密度表示单位体积内的所有中子在单位时间内穿行距离的总和。

5）中子核反应率表示在单位时间单位体积内的靶核与该体积内所有中子发生某类核反应的总次数。

6）要求慢化剂的核特性满足以下要求：对数能量缩减要大；宏观弹性散射截面S要大；宏观吸收截面 a 要小。

综合起来，可以表示为：S/ a 要大7）燃料235U的富集度的定义：。

8）散射碰撞分弹性和非弹性两种。

在非弹性碰撞中，中子和核体系的动量守恒，但动能不守恒。

中子碰撞所失去的一部分动能转变成被撞核的激发能。

9）在核反应堆中，能量超过0.1MeV的中子称为快中子；能量低于1eV的中子称为热中子；能量在1eV～0.1MeV之间的中子称为中能中子。

10）在堆芯某处，单位体积内有热中子吸收元素的核子数为，该元素对热中子的微观吸收截面为，该处的热中子密度为，热中子的平均速度为，则该处的宏观吸收截面为。

热中子通量φth为。

热中子吸收反应堆Ra为。

11）在下列衰变或转变中，核素的质量数和原子序数的变化：①α衰变：质量数减少4，原子序数减少2 。

②β衰变：质量数不变，原子序数增加1或减少1 。

③发出γ射线：质量数与原子序数保持不变。

④放出一个中子：质量数减少l，原子序数不变。

⑤四种中子吸收反应形式是：(1) (n, γ) ；(2) (n, f) ；(3) (n, α) ；(4) (n, p) 。

12) 热中子反应堆中，裂变中子的平均能量是 2 Mev，快中子通过弹性散射和非弹性散射慢化成热中子，其最可几速度是2200 米/秒；热中子的平均速度与慢化剂温度有关，当慢化剂温度增加时，中子的平均速度也增加；与介质原子处于平衡状态的热中子，其速度分布服从于麦克斯韦-玻尔兹曼分布。

13) 235U核裂变释放的能量主要由四个部分组成，按其数值大小的顺序排列，依次为：①裂变碎片的动能。

②裂变中子的动能。

③瞬发γ射线和裂变产物发出的γ射线。

④裂变产物放出的α、β射线。

指出这四部分能量分别在反应堆的何处转换为热能，其理由是什么？[解答]：①在燃料芯块中转变为热能，因为裂变碎片的质量大，在堆芯内的射程短。

②在慢化剂(或冷却剂) 中转变为热能，因为裂变中子在慢化剂中通过与慢化剂核的弹性碰撞而损失能量。

③在燃料棒、燃料棒包壳、堆芯结构材料以及压力壳等材料中转变为热能，因为γ射线在较重的介质中的穿透力较差。

④在燃料和燃料包壳中转换为热能，因为α、β射线穿透力很差，他们完全被阻挡在燃料包壳以内。

释放在堆内的总能量约为：200MeV 。

14) 从中子循环的角度,有效增殖系数keff定义为堆内一代裂变中子数与堆内上一代裂变中子总数之比；从中子数守衡的观点又可定义为中子的产生率与中子的消失率（吸收+泄漏）之比。

15) .描写中子在一个有限大的系统内扩散行为的“一群稳态中子扩散方程”表示为：D▽2Φ–ΣaΦ+S=0。

方程左端第一项表示中子从介质中在x、y、z处的一个体积元中泄漏出去的泄漏率，第二项表示中子在该体积元中的吸收率，第三项表示中子在该体积元中的产生率，即单位时间单位体积内发出的中子数。

16) . 徙动面积M2的物理意义在于：中子从作为快裂变中子产生出来、一直到它成为热中子并被吸收所穿行直线距离均方值的六分之一，因此M2的大小关系到堆芯中子的泄漏程度：M愈大，则中子不泄漏的几率愈小。

17) 核裂变具有产生裂变碎片、放出能量、产生中子和射线等特点。

18) 中子从堆内逃逸的现象叫泄漏，为减少这种损失，在堆芯周围装有反射层。

19) 写出无限介质增殖因数的四因子公式，这因子分别被称为快裂变因子，有效裂变中子数，热中子利用系数，逃脱共振吸收几率。