核电站操纵员取照考试精要及习题集

田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论11第一章基础理论目录11反应堆物理1212热工水力15213堆用材料16914电厂化学176田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论1211反应堆物理111说明原子量A，质子数Z，中子数N及外层电子数之间的关系。答案一个原子的外层电子数该原子核中的质子数该化学元素的原子序数Z。AZN112稳定的核素中，中子质子数存在怎样的比例答案在已知约1500种核素中，只有325种存在于自然界。而325种中有265种处在稳定状态。把具有稳定的核素描绘在中一质曲线图上，代表稳定核之各点分布于极狭窄带内，由此可知，稳定核并非可由任意数目之质子与中子组成。对轻原子核而言，中子与质子数之比近于1才属稳定，但随核子数目增加，中子与质子数之比值接近152才属稳定。113可做核燃料的物质同位素有U23592、U23392、PU23994。114、质子、正负电子等射线为带电粒子，中子、等射线为中性粒子。115相对于电子质量而言的重带电粒子，如粒子、质子、氘核等在介质中运动时，与介质的原子发生哪些电磁作用，使带电粒子的能量损耗答案电离；激发。116快速运动的电子或射线在介质中运动时，除了重带电粒子所有的非弹性散射（引起原子的激发和电离）外，还有哪几种主要的电磁作用答案轫致辐射；湮没辐射；契仑柯夫辐射。117何谓电离何谓激发答案（1）一个运动中的带电粒子的电场会对其运动轨迹周围的原子中的电子发生作用。如果带电粒子赋于电子的能量大于原子核的束缚能，则电子将脱离原子轨道，成为自由电子，使得整个原子带正电，这种现象称为电离。（2）一个运动中的带电粒子的电场会对其运动轨迹周围的原子中的电子发生作用。如果带电粒子所赋于电子的能量小于原子核的束缚能，因此电子仅升至较高能级而无法脱离原子，这种作用叫激发。被激发的电子会改变运动轨迹，原子会在放出电磁射线后恢复到初始状态。118红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的，伦琴射线（射线）是原子的内层电子受到激发后产生的，射线是核衰变或核能级之变化后产生的。它们都是一个一个光子组成的光子流。119光子（例如射线）与物质作用的3种最重要的效应是光电效应、康普顿效应和电子对效应。1110什么叫光电效应答案当一个光子与物质原子作用时，光子把全部能量交给原子，使它的一个轨道电子发射出去，而光子本身则消失，这一过程称为光电效应。光电效应中发射出来的电子叫光电子（自由电田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论13子）。1111什么叫康普顿效应答案康普顿效应是光子与原子中电子发生非弹性散射，光子把部分能量转移给电子使其反冲（原子电离），而能量降低了的光子则被散射，反冲出来的电子称为康普顿电子或反冲电子。1112什么叫电子对效应答案光子有可能在原子核的库仑场作用下，转化成为电子偶，结果光子本身消失，产生了一对电子E、E，这一过程称为电子对效应。根据能量守恒定律，产生电子对效应的光子能量必须大于102MEV。1113试列举出运行中的轻水堆射线的五种主要来源答案核裂变；裂变产物放射性衰变；活化产物放射性衰变；中子辐射俘获（N、）反应；快中子非弹性散射。1114射线射程与射线的最大射程取决于射线的能量和所在介质的密度。射线除与介质的原子发生电磁作用外，还可能与核发生各种类型的作用，如以入射粒子和出射粒子的异同来区分，有核散射和核转变两种过程。核散射（出射粒子和入射粒子相同）又分为弹性散射和非弹性散射。核转变（出射粒子与入射粒子不同）包括通常的核反应与核衰变。原子核的裂变是核反应的特殊类型。1115什么是可转换同位素什么是铀钚循环和钍铀循环答案可用来生产裂变同位素的核素称之为可转换同位素，例如U23892、TH23290等。在利用U235作核燃料时，利用U23892或TH23290产生再生燃料的过程分别叫铀钚或钍铀循环。1116试从转换比CR的概念出发，说明转换堆与增殖堆的概念。压水反应堆的转换比CR大约等于多少答案转换比CR定义为CR收率堆内所有裂变物质的吸率堆内可转换物质的吸收裂变物质的消耗率裂变物质的生成率。对于转换堆CR1；对于增殖堆CR1压水反应堆的转换比CR大约等于06。1117燃料中235U的富集度（或称加浓度、浓缩度）的定义U23592质量U23592U23892质量。1118中子与靶核发生某类核反应的可能性大小用什么来度量答案中子与靶核发生某类核反应的可能性大小可用微观反应截面来度量。它是一个表示核反应发生几率大小的物理量，即，一个入射粒子与单位面积上一个原子核发生反应的几率。可用下式表示NDXIDI0。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论14式中I0入射粒子强度，单位时间垂直通过靶核单位面积的入射粒子数；DI中子和单位面积上的靶核（NDX）发生核反应而减少的数目；N靶核密度（单位体积靶核数）；DX靶核厚度。微观反应截面的单位为“靶恩”，1靶恩1024CM2。因具有面积（CM2）的量纲，又是对单个原子核而言的，故形象地称之为微观截面。1119什么是微观散射截面S答案微观弹性散射截面可用E表示，微观非弹性散射截面可用IN表示，它们之和即为微观散射截面S，即SEIN。1120什么是微观吸收截面答案各种吸收中子反应的微观截面之和，称为微观吸收截面A，即AFP。1121什么是微观总截面T答案微观吸收截面A与微观散射截面S之和为微观总截面T，即TAS。1122什么是中子与靶核发生某类反应的宏观截面答案设单位体积内的原子核数为N，它与中子发生某种反应的微观截面为，则与中子发生某种反应的总有效截面为N。我们称为宏观截面。1123说明宏观截面的物理意义。答案（1）单位体积内的原子核与中子发生某类反应的总几率；或（2）表示在靶核物质内单位长度上中子与靶核发生某类反应的几率。由N可知的量纲为长度的倒数，即CM1。1124单位体积内有多种元素的原子核，其宏观截面的表达式是什么答案设单位体积内有几种原子核，其核子数分别为N1NINN；其对应的微观截面为1IN；则其宏观截面的表达式为1N1ININNNNIIIN1。1125试给出单元素介质中单位体积内原子核数目的计算方法。答案若单元素介质的密度为G/CM3，原子量为A。1摩尔的该物质的质量为AG，1摩尔该物质含有NA602X1023个原子（阿伏加德罗常数），则每CM3中含有的原子核数目（原子个数）为/3CMNANA原子。1126宏观截面表示一个中子与一立方厘米内原子核发生核反应的平均几率，其单位是CM1。宏观截面与核密度N和微观截面有关，它们的关系式是N。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论151127什么是复核模型答案是用来解释入射粒子与靶核发生核反应的一种物理模型。复核模型认为核反应存在一个复核的中间阶段，其过程可表为AABCC。式中A入射粒子；A靶核；B复核，一般处在激发态；C新核；C出射粒子。1128何谓放射性答案放射性系指原子核不受外界影响自发地放射各种射线现象。1129试给出放射性衰变常数的定义。答案某种核素单位时间内原子核衰变的几率。其表达式为NDTDN/。式中DN/DT单位时间内衰变的核数目。N在时刻T时存在的某种放射性核的数目。1130什么是放射性核素的半衰期和平均寿期答案（1）放射性核素的半衰期是放射性核的数目衰变到只剩下初始数值一半所需的时间。如果对衰变率的表达式DN/DTN进行积分，就可得到NN0ET。根据半衰期的定义2/1TE21，则半衰期为T1/2693102LN。（2）放射性核素的平均寿期就是放射性原子核从产生到衰变完毕平均所需要的时间。它是衰变常数的倒数，一般用TM表示。TM1。1131写出放射性活度及单位居里CI、贝可（BQ）的定义答案（1）放射性活度放射性活度A是某放射性核素（或放射源）在单位时间内衰变的原子核数目，可用下式表示DTDNA。（2）放射性活度的单位田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论16NULL1居里371010次衰变/秒；NULL1贝可1次衰变/秒。1132试说明一种核素的质量数和原子序数在下列衰变中的变化衰变；衰变；衰变；N衰变。答案衰变质量数减少4，原子序数减少2；衰变质量数不变，原子序数增加1（衰变）或减少1（衰变）；衰变质量数与原子序数保持不变；N衰变质量数减少1，原子序数不变。1133中子按照能量分为快中子、中能中子、热中子。绝大多数裂变中子是快中子，需经过散射碰撞而降低速度，这个过程叫慢化。1134热中子的定义是什么热中子平均速度与慢化剂温度有什么关系答案能量0625EV或速度V1000EV），F基本上是平滑地随能量增加而下降，从1015靶恩。可见压水堆将快中子慢化成热中子是十分重要的。1159怎样计算单位体积内第I种核素的原子核个数答案核密度NI是指单位体积内含有第I种核素的原子核个数。可根据材料密度I（克/CM3）。用下式计算出来IIIANN0。式中田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论112AI第I种元素的原子量；N0阿佛加德罗常数，数值为60231023/克原子。1160什么叫“1/V”吸收体答案如果微观截面的大小正好和中子速度的大小成反比，这种情况就称为1/V特性。在低能区（E0。在KEFF偏离1较大的情况下，反应性在数学上可表示为LNKEFF2/KEFF1。在考虑临界附近的问题是，因KEFF与1十分接近，故可近似地表示为KEFF1。1183写出表示反应性的单位。答案（1）KK/；（2）PCM（105K/K）；（3）“元”，即（缓发中子有效份额EFF）。1184。什么叫瞬发超临界为什么绝对不允许发生瞬发超临界答案当反应堆的有效增殖因子大于或等于1EFF（相应的反应性（EFF/（1EFF）时，反应堆处于瞬发超临界状态。瞬发超临界的机理是仅靠瞬发中子的贡献就能维持临界。瞬发超临界的特征是反应堆功率增长周期极短，以致链式反应无法控制。尽管从理论上说，瞬发超临界最终会由于负反馈而停止下来，但它会给核岛设备带来无法挽回的严重损害。所以绝对不允许发生瞬发超临界。1185从核安全考虑，为了不使反应堆发生瞬发临界，在改变PWR反应性的控制操作中一次引入的反应性绝对不得大于（而应远远小于）下列各项中的哪一项A缓发中子总有效份额EFF740PCM；B调节棒的总价值；C停堆棒的总价值；D控制棒的总价值。答案A。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论118BR87556秒KR87激发KR87RB87中子发射SR87稳定稳定1186由裂变过程发射出来的中子可以分成二个大类，它们是瞬发中子和缓发中子。1187什么叫瞬发中子它们是如何产生的答案99以上的中子是在裂变过程的一个极短时间（约1014秒）内产生的，把这些中子叫作瞬发中子。中子与靶核在裂变过程中所形成的复核分裂成两个碎片，这些碎片都是不稳定的核，并处在激发态下，即，核中含有多于稳定性所要求的中子和足够放出这些中子的过剩能量，因而在极短时间内产生瞬发中子的发射。瞬发射线也是这时候发射出来的。1188缓发中子是如何产生的答案当瞬发中子在极短的时间内停止发射后，一些裂变碎片的中子太多而不稳定，它们是一些发射体，衰变后的产物处在一种高激发态中，有足够能量时即发出一个中子，即缓发中子。缓发中子的衰变规律视为同它的发射衰变规律一样。下图为缓发中子先驱核BR87的衰变情况。1189解释提升功率瞬变和下降功率瞬变过程中有效缓发中子衰变常数所发生的变化。答案（1）在提升功率瞬变过程中，发生了较多的裂变，产生了较多的瞬发中子，同时出现半衰期较短的缓发中子，即半衰期较短的缓发中子份额相对增加，因而缓发中子的平均寿命相对减小，衰变常数增加。（2）在下降功率瞬变过程中，中子的产生和裂变的速度减小，产生的瞬发中子也较少。链式反应更取决于较长寿命的缓发中子，即半衰期较长的缓发中子份额相对增加，因而缓发中子的平均寿命相对增大，衰变常数减小。1190试给出中子“代时间”的定义，并计算中子“代时间”。答案（1）“中子代时间”是中子从核裂变开始到其被吸收或泄漏的平均时间间隔。（2）中子代时间等于孕育时间与中子寿命之和。其中中子孕育时间对于瞬发中子，约为1014秒；对于缓发中子，约为13秒。中子寿命对于瞬发中子和缓发中子都约为105秒。所以，平均中子代时间应为211LLL田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论119中子热化式中缓发中子分额；L1缓发中子代时间约为13秒；L2瞬发中子代时间约为105秒。因此，对于铀235裂变反应，平均中子代时间L约为0084秒。1191用图表示中子代时间的组成部分。答案见下图。1192说明缓发中子在反应堆控制中的作用。答案由于缓发中子增大了相当于两代中子之间的平均时间间隔，亦即增大了中子代时间，使得反应堆功率变化速度变慢，从而使得反应堆能被控制。1193中子有效增殖因数的定义为1NKEFF代裂变中子总数堆内第代裂变中子总数堆内第N它主要决定于燃料富集度和堆芯结构。1194什么是核反应率答案在反应堆中，假如一个中子以速度V厘米/秒运动，对某一反应的平均自由程是厘米，假如中子束的中子密度（每个立方厘米的中子数）是N，那么产生作用的中子数就是NV/，即，在单位时间内，单位体积里的中子与介质原子核发生作用的总次数（统计平均值），称为核反应率RNV。1195什么是中子通量密度答案在核反应堆物理分析中，将乘积NV称之为中子通量密度（一般简单地称为中子通量，现在的标准也称中子注量率），一般用表示NV中子/厘米2秒由该式可以看出，中子通量密度等于该点的中子密度与该点中子速度的乘积。它表示一立方厘米内所有的中子在一秒钟内穿行距离的总和。中子通量密度是核反应堆物理中一个重要的参数，它的大小反映出堆的功率水平。在目前的热中子动力堆内，热中子通量的数量级一般对缓发中子约13秒对瞬发中子约1014秒中子寿命减速时间扩散时间中子孕育时间中子代时间中子诞生中子死亡裂变发生中子释放中子被吸收或泄漏田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论120为1013到1014中子/厘米2秒。1196什么叫缓发中子份额答案在所有由裂变产生的中子中，缓发中子所占的份额称为缓发中子份额（以表示）。如果不仅考虑在活性区内产生并被吸收的中子，而且考虑中子泄漏的影响，这时缓发中子所占的比例，就是有效缓发中子份额，以EFF表示。与EFF之间的关系为EFFI，其中I为缓发中子价值因子，通常取I097。对于田湾核电站反应堆，EFF74310。1197什么是过渡周期什么是渐近周期答案当在临界反应堆中引入一个小的正阶跃反应性0（0EFF后，反应堆功率的上升速率（或周期）是随0输入后的时间T而改变的（如图所示）。在反应堆的周期（E倍或倍增）达到稳定之前，周期值是在变化着的，这段反应堆周期称为过渡周期（或称瞬态周期）。过渡周期的长短与输入的正反应性0的大小有关，一般为12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。1198简述中子动力学中的点堆模型的物理概念。答案这是研究反应堆中子动力学的一种近似方法，这种模型假定反应堆内各空间点上的中子密度等参数随时间的变化规律是完全一样的。这时我们把反应堆看作一个集中参数的系统，即一个没有空间分布的“点堆”来研究反应堆。1199什么叫反应堆功率增长周期答案反应堆功率增长周期T定义为反应堆功率N变化E倍所需时间，数学表达式为NTTEN/0实际应用中，测量的是功率增长1倍所用时间，即倍增周期T2。由上式可得T2TLN20693T。11100写出点堆动力学方程组。答案611161ITCTNLTKDTTDCTSTCTNLTKDTTDNIIIEFFEFFIIIIEFFEFF这是包含7个微分方程的联立微分方程组。TE（T2）过渡周期渐近周期T过渡周期与渐近周期示意田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论121TN123式中N（T）与时间相关的中子密度；KEFF（T）与时间相关的KEFF；EFF、IEFF分别为总有效缓发中子份额和第I组有效缓发中子份额；LKEFF瞬发中子平均寿命，为瞬发中子代时间；I为第I组缓发中子有效衰变常数；CI（T）与时间相关的第I组缓发中子先驱核密度；S（T）外中子源强度。11101若反应堆在启动达到临界后的T秒内，中子通量密度增加到原来的15倍，换成周期为C。ATT15BTT15CTTLN15DTTLN1511102解释上题等号右边各项的物理意义。答案TNLTKEFFEFF11T时刻单位时间内瞬发中子的产生数。61TCIIIT时刻第16组缓发中子的产生率的总和。TNLTKIEFFEFFT时刻第I组缓发中子先驱核的产生率。TCIIT时刻第I组缓发中子先驱核的衰变率。ST外中子源强度。N（T）与时间相关的中子密度。11103在0H2H1。当反应堆从某一功率水平升高至另一功率水平时，必须向堆芯引入一定量的正反应性来补偿由功率亏损而引入的等量负反应性，才能维持反应堆在新的功率水平下进行稳定功率运行（临界）。FP为FULLPOWER的缩写，意即满功率。11143何谓“卡棒”准则制定“卡棒”准则有什么作用答案“卡棒”准则是这样一个准则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在堆芯顶部被卡住而不能下插时，也能实现反应堆冷态停堆。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。11144功率系数在循环初与循环末有什么不同答案循环末时，由于硼浓度低，使得慢化剂温度系数更负一些，这就使得功率系数较循环初更负田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论130一些，如下图所示。11145试判断下列两图中哪个是正确的为什么图A图BEOLBOL101020BOL20EOL3030总功率系数随额定功率的变化答案图B是正确的。050100050100总功率系数，PCM/FP总功率系数，PCM/FP反应堆功率，FP反应堆功率，FP田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论131如图所示，寿期末慢化剂的温度系数比寿期初更负一些，此时硼浓度很小，且积累了很多裂变产物和PU24094等，而慢化剂温度系数的值又占主导，所以功率系数在入口温度不变的运行方式下，寿期末（EOL）要较寿期初（BOL）时功率系数负得多。11146简述控制棒设计的基本原则。答案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。即NULL为实现安全可靠原则，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”的情况下（即有一束最大价值的控制棒“卡”在堆顶不下落），也能实现安全停堆。NULL为实现机动灵活的原则，微分价值不能太小，以快速控制功率的意外波动；积分价值也不能太大，否则在发生弹棒事故时会造成严重后果。NULL控制棒采用数量多、尺寸小的设计原则，以减少控制棒移动对堆芯功率分布的影响。11147试分析说明堆芯燃耗对控制棒价值的影响。答案随着堆芯燃耗的加深，硼浓度下降，A减小，L2增大，使控制棒价值增加。11148简述控制棒滑步失控提升对堆功率及分布的影响。答案（1）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，增大堆芯功率不均匀因子，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。（2）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，将使堆芯发生急剧沸腾，引起燃料棒破损，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密度峰，这又继续加大局部燃料棒烧毁的可能性。11149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答案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（即控制棒尺寸大小、形状和材料）确定之后，其反应性价值与控制棒所在位置的中子价值和中子通量密度的乘积成正比。作为近似，可以认为热中子吸收体的反应性价值正比于其所在位置的热中子通量密度的平方。11150何谓控制棒组的微分价值和积分价值它们应如何估算答案（1）关于控制棒微分价值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。控制棒微分价值的表达式为DSDWDR。通常假定在某一高度附近，控制棒的微分价值不随高度而变，因此可用控制棒移动的步数除移动后所引入的反应性量来计算，即HWDR。（2）关于控制棒积分价值田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论132当控制棒从一参考位置1H移动到某一高度2H后，所引入的反应性称为这个高度区间（2H1H）上的积分价值，可表示为2121HHDHDHDHH、。在实际计算中，往往采用下式IIIHH。注意当提升控制棒时，就向堆芯引入正反应性。当将控制棒插入堆芯时，就向堆芯引入负反应性。11151PWR中几组控制棒提升过程为什么要有重迭（OVERLAP）答案为了减少负荷变化时轴向功率分布的扰动和保证有相对恒定的线性反应性增量。11152什么是控制棒间的干涉效应答案一般情况下，反应堆有较多的控制棒。当这些控制棒同时插入堆芯时，总的价值并不等于各根控制棒单独插入堆芯时的价值的总和。这是因为一根控制棒插入堆芯后将引起堆芯中中子通量密度的畸变（如下图所示），这势必影响到其它控制棒的价值。这种现象称之为控制棒间的相互干涉效应。11153PWR在首炉装料时过剩反应性较大，有效增殖因子KEFF12，一般采用什么方法控制过剩反应性答案一般采用以下方法控制过剩反应性1在冷却剂中加入一定浓度的硼酸；田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论1332控制棒；3可燃毒物棒。11154在压水堆核电厂，控制棒主要用于启停反应堆和升降功率调节；调节硼浓度主要用于补偿燃耗反应性损失、XE毒反应性效应和提供停堆负反应性；可燃毒物主要用于降低硼浓度及展平功率分布；降低冷却剂温度的办法主要在核电厂延伸运行时采用。11155控制棒的反应性当量大小主要取决于控制棒吸收体的材料及其所在位置的中子通量密度。11156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11157反应堆超临界后，设中子计数率在第一个30秒内从1000CPS增加到2000CPS，在第二个30秒内从2000CPS增加到4000CPS，则在这两个过程中引入反应堆反应性的大小C。A增加B减小C未改变11158当反应堆运行时，U23892吸收中子生成PU23994后，对反应堆控制会产生什么影响答案PU23994的缓发中子份额约为0002，远比U23592的缓发中子份额（约为00064）小。由于PU23994的积累，整个反应堆的有效缓发中子份额EFF将减少，致使在寿期末时，反应堆的响应时间更快。因为EFF减少，则在同一速率下改变反应堆功率所需的反应性就减少。也就是说，在引入同样反应性的情况下，PU23994含量愈多的反应堆，其响应时间就愈快（功率增长周期减小）。11159反应堆从循环初期到循环末期，堆芯某处的中子通量密度与该处的功率密度之比是如何变化的为什么答案中子通量密度与该处的功率密度之比将逐渐增大。这是因为随着燃耗加深，宏观裂变截面F下降，所以为保持功率不变，中子通量密度必须提高。11160运行期间，热中子通量密度受哪些因素的影响答案1控制棒；2慢化剂密度；3中子毒物（裂变产物，可燃毒物等）；4堆芯装载情况；5燃耗。11161说明功率亏损（POWERDEFECT）及其重要意义。答案（1）当使反应堆功率上升时，会导致反应性的损失（即向反应堆引入了一个负反应性）。这一田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论134反应性损失即称为功率亏损DP，可表示为DPDPPPP21。式中P总功率系数。（2）功率亏损的重要意义当反应堆从某一功率水平升高至另一功率水平时，必须向堆芯引入一定量的正反应性来补偿由功率亏损引入的等量的负反应性，才能维持反应堆在新功率水平下进行稳定功率运行（临界）。相反，当反应堆在高功率运行后降功率运行时，就向反应堆内引入正反应性。在反应堆停闭后重新启动前，在进行反应性平衡计算时必须考虑到功率亏损的影响。11162说明在反应堆的运行过程中对运行影响较大的两种毒物。它们的“毒性”如何定义它们对运行有何影响答案（1）反应堆运行时，由裂变产生的毒物中主要有NULL氙（XE13554）；NULL钐（SM14962）。（2）这两种毒物的“毒性”P定义为PUAPA。式中PA毒物的宏观吸收截面。UA燃料的宏观吸收截面。（3）由于以下原因，它们的反应性效应会给反应堆运行带来不少麻烦NULL它们的热中子俘获截面比其它的中子毒物大好几个量级。NULL在长时间的稳定功率下运行时，毒物的浓度会达到某个动态平衡状态。NULL反应堆运行期间它们不能够人为地从堆内去除掉。但在停堆几天后，XE135会逐渐衰变掉，形成解毒状态。11163说明反应堆运行过程中毒物XE13554的产生链和消失链。并据此说明A说明怎样达到氙的平衡状态。B讨论氙达到平衡值之后不久反应堆功率上升时可能出现的反应性变化。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论135答案（1）关于XE13554的产生和消失1）XE13554的产生链如下U23592直接裂变XE13554（产额为03）。U23592直接裂变XEIH135546713553。XEITEH135546713553MIN5013552小于。2）XE13554的消失链辐射俘获XE13554XEN1365410衰变XE1355413556106213555296稳定小于BACSYH。（2）关于氙毒现象的说明A当反应堆在一定功率下稳定运行一段时间后，氙的产生率和消失率就会相等，达到一个平衡状态（即所谓“平衡氙中毒”）。B当反应堆在平衡氙中毒条件下升功率时，氙会迅速燃耗。这样会给堆芯增加正反应性。11164什么是“碘坑”降功率运行时是否也出现“碘坑”简述“碘坑”形成的原因。答案（1）反应堆在某一功率下运行较长时间后降功率或停堆，此时135XE的生成量大于消耗量，由此引起135XE的浓度逐步增大，达到最大值后又逐步衰减，直至浓度降到零。135XE浓度达到最大值时所对应的负反应性，我们称之为“碘坑”。（2）降功率运行时同样会出现“碘坑”。下图给出了从满功率降至25、50和75额定功率时，“碘坑”的数值及出现时间。（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，供今后对比参考编者注）田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论136（3）在反应堆功率下降（或停堆）后形成“碘坑”的原因是NULL中子通量密度的下降（或消失），使XE13554靠俘获中子而消失的几率降低（或消失）。NULLI13553衰变成XE13554的半衰期比XE13554因衰变而消失的半衰期要短，因而造成XE13554的积累。11165启动后，处于功率提升阶段运行的反应堆，氙毒将随时间增加而增大，其原因是A。A碘的浓度未达到平衡B氙的浓度未达到平衡CAB11166碘坑中启动的反应堆，其临界棒位将比正常启动时的棒位A。A高B低C相同11167碘坑中启动后的反应堆，控制棒将不断下插，其原因是B。A氙的自衰变B中子消毒CAB11168反应堆从高功率降到低功率运行，其它参数不变，控制棒将不断提升，其原因是C。A氙的自衰变减少B氙的中子消毒减少C氙增加了11169额定参数下的反应堆在碘坑中临界棒位比在稳定运行下达到氙平衡时的临界棒位A。A高B低C相同11170什么是非饱和性（或永久性）裂变产物请写出几种较重要的非饱和裂变产物。答案我们将生成率远比由于吸收中子或自身衰变的损耗率大的裂变产物称之为非饱和裂变产物。如GD15564，其热中子吸收截面特别大，在整个反应堆运行期内，由于吸收中子而消失的速率也比较小，在一个相当长的时间里其浓度将随时间的增长而不断增加。热中子吸收截面较大的非饱和裂变产物还有镉113、钐151、钆155和钆157等。11171试给出“中子毒物”的定义，举出3种重要的中子毒物。答案中子毒物系指那些其热中子吸收截面值很大、而能明显降低反应堆反应性的核素。例如1镉（有很多PWR核电站反应堆用来作为控制材料）；2可燃毒物和可溶毒物中的B105；3裂变产物中的XE13554、SM14962和GD15564。11172何谓“平衡氙中毒”答案反应堆运行中中子通量密度不发生显著变化时，I13553和XE13554都会逐步达到平衡（或饱和）浓度，即I13553或XE13554核的产生率正好等于其消失率。XE13554达到平衡浓度时所引起的负反应性效应就称为“平衡氙中毒”。11173反应堆从无XE13554开始投入运行、并保持在稳定功率状态下，运行多久，XE135上升到平衡浓度的90要多长时间才能很接近它们的平衡浓度（饱和值）田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论137答案下图给出从零功率上升到不同功率水平后，由氙的积累所引入的负反应性。由图可见约9小时上升到平衡浓度的90。约36小时左右才能很接近它们的平衡浓度（饱和值）。（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11174画出反应堆在不同功率水平下运行较长时间后所引入的平衡氙负反应性。答案（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11175画出反应堆功率从零负荷、25PN、50PN和75PN升到满功率后，由于135XE浓度的变化而引起的反应性变化曲线。答案田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论138（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11176核电厂反应堆在不同功率水平下较长时间运行后停堆，约经多长时间才能达到无氙状态给出氙毒的变化曲线。答案一般需经7296小时才能达到无氙状态。详细情况可参照下图。（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11177反应堆内SM14962是怎样形成的画出核电厂反应堆从启动到25、50、75和100FP运行时，由SM14962引入的负反应性随时间的变化曲线。答案核裂变时，SM14962的直接产额很小，可以忽略不计。它主要由裂变产物ND14960（釹）经衰变后得到PM14961（鉕），再经衰变后得到SM14962，即H5420149621496114960SMPMHND。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论139（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11178画出在100、75、50和25FP下长时间运行后停堆，由于SM14962浓度变化而引起的负反应性随时间的变化。答案（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11179田湾核电厂满功率运行三天后立即停堆，最大碘坑所引入的负反应性为多少达到最大碘坑的时间为多少答案11180反应堆停堆后SM浓度和XE浓度的变化有何不同答案（1）关于停堆后SM14962的浓度停堆后SM14962由于PM14961的衰变而有所增多，然而SM14962是一种稳定的核素而不发生衰变，将在堆内一直保持到反应堆恢复临界后由于吸收中子而减少。所以停堆后SM14962浓度将会逐渐趋于某个与停堆前中子通量密度有关的浓度值。（2）关于停堆后XE13554的浓度停堆后，虽然由于裂变直接产生XE13554停止了，但由于I13553的衰变会继续产生XE13554，而且其产生速度快于XE13554本身衰变速度，所以尽管XE13554由于本身的衰变最终将消失，但在停堆后开始阶段还是增加的，这样形成XE13554浓度的一个峰值。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论14011181画出反应堆在满功率运行相当长时间后功率降到25、50、75额定功率时，由SM14962引入的负反应性随时间的变化。答案如下图所示。大约在变功率后100150小时SM14962的浓度达到最大值，称此处为“鉕坑”。（说明此题的坐标数值与田湾核电厂数值不符，但曲线形状及变化趋势是相同的，仅供今后对比参考编者注）11182绘出反应堆带功率稳定运行后，阶跃降功率和阶跃升功率后，XEI1355413553和的浓度（NIT和NXET）及过剩反应性EXT随时间变化的示意图。答案A突然降低功率，中子通量密度由1降至2B突然升高功率，中子通量密度由1升至2功率变化前后135I、135XE浓度和过剩反应性随时间变化示意图注在重新达到平衡状态后，碘的浓度仍然要比氙的高。田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论14111183压水堆运行时，如何补偿氙毒反应性答案通过调节冷却剂中的硼酸浓度。11184何谓“氙振荡”答案在大型热中子反应堆中，局部区域内中子通量密度的变化会引起局部区域XE13554浓度和局部区域反应性的变化。反过来，后者的变化也要引起前者的变化。这两者之间的相互作用就有可能使堆芯中XE13554浓度和中子通量密度分布产生空间振荡现象，这就是常说的氙振荡。11185产生氙振荡的必要条件是什么答案（1）平均热中子通量密度1013/CM2SEC（2）反应堆尺寸很大（堆芯尺寸（径向或轴向）超过30倍徙动长度）。（3）对热中子通量密度分布有较显著的扰动。11186说明瞬态氙与氙振荡的区别及二者的关系。瞬态氙是指反应堆内因堆功率变化而引起的氙的浓度随时间的变化。氙振荡是指反应堆内氙的空间分布随时间作周期性的变化。瞬态氙是氙振荡的基础。11187什么是“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（1）“延长运行”是指为提高这一循环燃料的燃耗以达到延长换料周期的运行方式。（2）反应堆在满功率平衡氙下运行到寿期末（EOL），KEFF已接近于10，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。（3）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。在原理上，降低冷却剂平均温度运行比较有利，因为它可以在较高功率上运行一段时间。11188某核电厂压水堆长期稳定运行在高功率下，其轴向稳定功率分布如图中实线所示。假定由于某种干扰，使堆芯下半部A区的功率密度从A变到A，如图中虚线所示，继而引发轴向氙振荡。试从物理机理上解释A区的功率密度为什么会从图1中的A点向图2中的B转变到B点后为什么不再继续增高而向相反的C点转变顶部底部中部A区顶部底部AACB12图1图2A田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论142答案由于扰动，A点的功率密度升至A，相应的热中子通量密度TH立即增加，XE13554因吸收中子，其消耗量也立即增加，I13553的衰变对XE13554的贡献仍是扰动前的值，从而使A区局部的XE13554浓度下降，导致该区域反应性增加，进而使A区TH再增加，这又使XE13554浓度降低，局部反应性增加，等等，使得A点的功率密度逐渐升高，逐渐向图2中的B点转变。但这一过程不会无限制的单向发展下去，其原因有二一是中子通量密度进一步倾斜后，形成了中子通量密度梯度，通量密度高的区域向通量密度低的区域有一净中子流，梯度越大，净中子流越强，这使中子通量密度趋于平坦一些；二是功率增高，裂变率越大，产生的I13553也越多，经过一段时间后I13553衰变成XE13554也越多，从而减缓了XE13554密度的降低，当两项的作用使A区的XE13554浓度不再减少，就使A点的转变为图2中的B点。到B点后，由于I13553的大量积累且不断衰变成XE13554，不但使XE13554不减小而变成逐步增加，从而引起局部反应性减少，导致TH下降，功率密度下降，使XE13554消耗减少，I13553衰变成XE13554进一步占主要地位，促使功率密度进一步下降，如此等等，这样图2中的B点就逐步向C点靠近了。11189氙振荡的周期大约是_。答案2540小时11190均匀装料方式有什么特点答案均匀装料方式指在整个堆芯采用相同富集度的燃料组件。在这种装料方式下，循环初期堆芯的功率峰值因子很大，堆芯中心区域的中子通量密度很高，功率密度很大，因而中心区的燃料消耗很快；而在堆芯边缘区域的功率密度很小，因而边缘区的燃料消耗很慢，虽然在堆芯循环末期功率密度分布已趋向平坦，但已经就要换燃料了。在卸料时卸出的许多燃料组件中，燃耗深度很低，因此使反应堆的平均燃耗深度也较低。11191非均匀的装料方式主要有几种答案1）分区装料2）分散交替装料3）混合式装料（这是以上两种方式的结合）11192简述田湾核电厂燃料组件的基本组成。答案燃料组件是六角形，对边距离234CM，燃料有效高度353M，为无盒型结构。每个组件含有331个棒位，呈正三角形排列，其中有311根燃料棒、18个导向管（可放控制棒或可燃毒物棒）、1个测量管和一个中心管，轴向分布有15个定位格架。11193田湾核电厂首次装料采用几种富集度的燃料组件混合型燃料组件中燃料棒的布置原则是什么平衡循环采用何种浓度的燃料组件答案田湾核电厂首次装料采用3种浓度的燃料组件，对应的U23592富集度分别为田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论143160、240和362。燃料组件按其富集度不同分为标准型和混合型两种。标准型燃料组件有同一种富集度，是通常采用的组件；混合型燃料组件有二种富集度，在组件的中心区域放置245根较高富集度的燃料棒，在组件的边缘放置66根较低富集度的燃料棒，这样可以降低组件边缘的功率峰。第一循环堆芯的163个燃料组件包括NULL平均富集度为160，新燃料组件数目54个；NULL平均富集度为240，新燃料组件数目67个；NULL平均富集度为362，新燃料组件数目42个。11194什么是中子价值答案中子由于其在堆芯内所处的位置不同，而对链式反应或反应堆功率的贡献不同，其中子的价值也不同。我们把这种贡献称作中子价值。一个处在堆芯内某点的中子的中子价值与该点的中子通量密度的平方成正比。11195为什么要进行功率展平答案由于受最大功率的约束，整个反应堆内的功率分布愈不均匀，能从给定体积的堆内取出的总功率就愈少。11196设计上和运行时主要的功率分布展平措施有哪些答案主要措施有（1）径向和轴向的反射层。（2）合理布置可燃毒物。（3）燃料分区布置（中心浓度低，边区浓度高）。（4）棒束对称布置。（5）避免大量控制棒插入中心平面运行。11197堆芯燃料管理的目的是什么主要包括哪些内容答案目的是确定反应堆内燃料的装载方式以及选择适当的换料周期、换料方案等，以使卸料的平均燃耗深度尽可能地达到设计的允许限值，使核燃料循环能满足电能生产的要求，并尽量降低燃料成本。堆芯燃料管理的主要内容有选择燃料换料方案、换料安全评价、启动物理参数和运行数据包。11198燃耗深度的定义是什么单位是什么答案单位重量核燃料所发出的总能量称为燃耗深度。单位常用MWD/TU（兆瓦日/吨铀）。11199什么是卸料燃耗深度它受什么影响答案从堆芯卸出后不再重新放入堆芯使用的燃料组件（即乏燃料）所具有的燃耗深度称为卸料燃耗深度。它受两方面影响NULL燃料在反应堆内停留的总时间及其在堆芯内的位置，这取决于换料堆芯设计。停留时间越长以及所在堆芯位置的裂变反应次数愈多，卸料燃耗深度越高；田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论144NULL燃料组件的抗辐照性能。只有高性能的燃料组件才能承受高的燃耗。11200反应堆运行时，监测堆芯中子通量密度分布的目的是什么答案主要目的在于要保证堆芯功率分布和功率峰因子不超过设计限值。11201定性绘出由同样富集度燃料组成的堆芯内热中子通量密度TH的径向分布（带反射层，无燃耗，控制棒全部提升到堆顶）的示意图。答案全提棒时热中子通量密度分布基本上符合贝塞尔函数（或说明形状），反射层内有热中子峰。11202上题中若堆芯中央插入一束控制棒，热中子通量密度TH的径向分布有何改变为什么答案掉棒后的TH的径向功率分布由上题右图中的虚线所示。中央C位置落棒后，C及其附近的热中子被控制棒大量吸收，所以C位置及附近区域形成TH的凹坑。为保持功率不变（即堆芯平均热中子通量密度TH不变），凹坑四周的TH要比原来的高。11203对于某新建反应堆若燃料分区布置（由内向外分别为18、240、310），定性画出径向功率分布曲线的示意图。答案归一化的径向功率|102030405060708090100堆芯半径的百分数010080604020反射层堆芯边界反射层堆芯边界C堆芯A反射层A反射层CTH掉棒前掉棒后0AA径向TH分布TH的径向分布由右图的实线所示田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论14511204请定性绘出热中子通量密度在燃料内及水（慢化剂）通道内的分布。答案11205请定性绘出共振能量的中子通量密度在燃料内及水（慢化剂）通道内的分布。答案11206请定性绘出共振区以上的快中子通量密度在燃料内及水（慢化剂）通道内的分布。答案11207请定性绘出热中子通量密度在栅格（元件与元件之间）内的分布。答案11208请定性绘出快中子通量密度在栅格（燃料棒与燃料棒之间）内的分布。答案11209在运行过程中，假定冷却剂硼浓度增加、但反应堆功率和控制棒位置不变，这对反应堆的停慢化剂慢化剂燃料棒慢化剂慢化剂燃料棒慢化剂慢化剂燃料棒A实际热通量分布慢化剂慢化剂ABB平均热通量分布C实际快通量分布慢化剂慢化剂CDD平均快通量分布田湾核电厂操纵人员取照考试复习题集基础理论146堆深度是否有影响停堆深度如何变化答案有影响。停堆深度增加。11210请定性绘出新建反应堆在热态零功率、寿期初、无氙、全部控制棒提出堆芯（ARO）情况下堆芯归一化轴向（Z）功率分布曲线并简要说明形成这种功率分布的原因。答案上下无冷却剂温度差，无燃耗，以中心平面为对称，近似于余弦函数（/COSLZ）分布。11211请定性绘出新建反应堆在热态满功率、寿期初、无氙、ARO情况下堆芯归一化轴向（Z）功率分布曲线并简要说明形成这种功率分布的原因。答案无燃耗堆芯下半部冷却剂温度低，上半部温度高，功率峰值下移至中心平面以下。11212请定性绘出新建反应堆在热态零功率、寿期末（换料前）、无氙、ARO情况下堆芯归一化轴向（Z）功率分布曲线并简要说明形成这种功率分布的原因。答案中下部燃耗深，上下无温度差，因而峰值出现在上部。11213请定性绘出新建反应堆在热态满功率、寿期末（换料前）、无氙、ARO情况下堆芯归一化轴向（Z）功率分布曲线并简要说明形成这种功率