核反应堆物理分析习题答案第七章.ppt_第1页
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1 两个体积功率密度相同的超热堆 超热 1019中子 米2秒 Xe超 10靶恩 和热中子反应堆 5 1017中子 米2秒 Xe热 3 105靶恩 中氙平衡浓度之比值 解 平衡氙浓度 假设对于超热对和热堆若单次裂变平均能量相等 若假设裂变产额与中子能量无关 两个堆的裂变反应率相等 两个堆 相等 2 试求 当反应堆的功率增加时 碘和氙的平衡浓度之间的关系如何变化 I 135和Xe 135的产生和消失 解 由图可知 在碘达到平衡时 有 瞬间增大 令 增大通量密度瞬间碘的产生率 增大通量密度瞬间碘的消失率 2 3 1 利用 1 的等式关系 并比较 2 3 两式 定性分析 2 3 两式的差异在于 由 引致的产生率 由 引致的消失率率 I是碘的衰变常量 表示衰变概率 恒小于1 在开始阶段I 135的浓度是净增长的 4 5 6 增大通量密度瞬间碘的消失率 由中子通量密度增大 导致的I 135增量对于t时刻碘衰变的率的贡献 在经历时间t后 消失率为 7 平衡碘消失项 在经历时间t后 消失率为 再次与 2 式进行比较 经历时间t后 如果 经历时间t后 再次达到I 135平衡 2 式 7 式 对于Xe 135的定性分析 是可以采用与I 135同样的方法的 分别从产生和消失的角度 关键是找到引发打破平衡的因素 不再赘述 定量分析 I 135浓度随时间变化 Xe 135浓度随时间变化 9 10 先解出方程 9 代入 10 求解 注意初始条件 NI 0 NI NXe 0 NXe 突然提升功率时I 135和Xe 135的浓度变化曲线 12 试证明在恒定中子通量密度 0下运行的反应堆 停堆以后出现最大氙 135值的时间为tmax为 解 停堆后氙平衡被打破 氙浓度变化为 对上式求导 令导函数为零 求最大氙浓度时间 对上式求导 令t 0 可以求出停堆瞬间氙的变化率 结论是 当 0 2 76 1015中子 米2秒时会出现停堆瞬间氙浓度增加 对于大型核动力反应堆通常在功率工况下 0 2 76 1015中子 米2秒 经整理 得 右边分式上下同除以 I 2 87 10 5 Xe 2 09 10 5 1 15 一座反应堆在1018中子 米2秒热中子通量密度下运行了很长时间 然后完全停堆 试问氙浓度升到最大值将需要多长时间 此时氙中毒的数值为多少 设 f a 0 6 解 利用上一题的结论 最大氙浓度时间为 代入 I 2 87 10 5 Xe 2 09 10 5 0 1018 aXe 35 10 28 得 tmax 4 066 1
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