反应堆物理分析-第一章课后习题.pdf

反应堆物理分析课后习题反应堆物理分析课后习题 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 1 某压水堆采用二氧化铀作燃料 其富集度为 某压水堆采用二氧化铀作燃料 其富集度为2 43 重 重 量 密度为量 密度为104公斤公斤 米米3 计算 当中子能量为 计算 当中子能量为0 025电电 子伏时 二氧化铀的宏观吸收截面和宏观裂变截面 子伏时 二氧化铀的宏观吸收截面和宏观裂变截面 0246 0 1 0243 0 1 9874 01 1 1 9874 01 1 1 5 c 9262 269 162 1 238235 55 2 ccMUO 解 解 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 28 23 4 1023024 2 1002 6 9262 269 101000 1000 2 2 2 A UO UO UO N M N 1 28428 2828 2828 8555 23 43 101021023024 22 107 21023024 2 0246 01 109 6801023024 20246 0 2 1 222 m NNcNc OaUOaUOaUOa 1 2828 5 01 32 105 5831023024 20246 0 2 m Nc fUOf 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 2 某反应堆堆芯由铀 某反应堆堆芯由铀 235 水和铝组成 各元素所占的体积 水和铝组成 各元素所占的体积 比分别为比分别为0 002 0 600和和0 398 计算堆芯的总吸收截面 计算堆芯的总吸收截面 a 0 025电子伏 电子伏 1 6 28 6 28 6 2823 6 6 5 6 5 55 5 5 8 98 26 699 210398 0 10241 0 016 18 110600 0 1066 0 235 9 1810002 0 109 680 1002 6 98 26 10398 0 016 18 10600 0 235 10002 0 2 2 22 2 m N NNN Al aAl OH OaHaA AlaAlOHOaHa aAlOaHaa 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 3 求热中子 求热中子 0 025电子伏 在轻水 重水 和镉中运电子伏 在轻水 重水 和镉中运 动时 被吸收前平均遭受的散射碰撞次数 动时 被吸收前平均遭受的散射碰撞次数 a s a s a s s a n n t 156 66 0 103 2 OH t 13600 001 0 6 13 2 OD t 3 1086 2 2450 7 Cd t 解 设碰撞次数为解 设碰撞次数为t 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 8 某反应堆在额定功率 某反应堆在额定功率500兆瓦下运行了兆瓦下运行了31天后停堆 设每天后停堆 设每 次裂变产生的裂变产物的放射性活度为次裂变产生的裂变产物的放射性活度为1 08 10 16t 1 2居居 里 此处里 此处t为裂变后的时间 单位为天 试估算停堆为裂变后的时间 单位为天 试估算停堆24小小 时堆内裂变产物的居里数时堆内裂变产物的居里数 JEday36002410500 6 24 196 6 196 1035 1 106 110200 36002410500 106 110200 day day E n Ci dttA 8 31 1 2 11624 1062 3 1008 11035 1 解 解 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 12 设核燃料中铀 设核燃料中铀 235的浓缩度为的浓缩度为3 2 重量 重量 试求铀试求铀 235与铀与铀 238的核子数之比 的核子数之比 0324 0 1 032 0 1 9874 01 1 1 9874 01 1 1 5 c 0335 0 0324 01 0324 0 1 5 5 8 5 c c n n 解 解 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 13 为了使铀的 为了使铀的 1 7 试求铀中铀 试求铀中铀 235的富集度为多少的富集度为多少 设中子能量为 设中子能量为0 0253eV 8855 55 85 5 5 25 2 aa f aa f nn n 01524 0 9 6807 15 5835 2 7 27 1 5 2 55 8 8 5 af a n n 1 8 5 8 5 85 5 5 1 1 9874 0 1 1 n n n n nn n c 5 1 代入 代入 n5 n8 0 01524 得得 解 解 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 14 为了得到 为了得到1千瓦时的能量 需要使多少铀千瓦时的能量 需要使多少铀 235裂变 裂变 JE 6 106 336001000 17 196 6 196 5 10125 1 106 110200 106 3 106 110200 E n g M N n m A 4 23196 6 5 5 5 1043 0 235 1002 6106 110200 106 3 解 设单次裂变产生能量解 设单次裂变产生能量200MeV U235裂变数 裂变数 U235质量 质量 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 15 反应堆的电功率为 反应堆的电功率为1000兆瓦 设电站的效率为兆瓦 设电站的效率为32 问每秒有 问每秒有 多少个铀多少个铀 235发生裂变 问运行一年共需消耗多少公斤易裂变物发生裂变 问运行一年共需消耗多少公斤易裂变物 质 一座相同功率煤电厂在同样时间需要多少燃料 已知标准煤质 一座相同功率煤电厂在同样时间需要多少燃料 已知标准煤 的燃烧热为的燃烧热为Q 29兆焦兆焦 公斤 公斤 W P P e th 9 6 10125 3 32 0 101000 s P n th f 10977 0 106 110200 10125 3 106 110200 20 196 9 196 解 热功率解 热功率 裂变裂变U235数 数 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 tg M N n m A f a f year 403 1101403 235 1002 6 360024365 5 583 9 680 10977 0 360024365 3 23 20 55 t P m th yearc 6 6 104 3 1029 360024365 年年U235消耗量消耗量 年标煤消耗量年标煤消耗量 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 7 有一座小型核电站 电功率为 有一座小型核电站 电功率为15万千瓦 设电站的效万千瓦 设电站的效 率为率为27 试估算该电站反应堆额定功率运行一小时 试估算该电站反应堆额定功率运行一小时 所消耗的铀所消耗的铀 235数量 数量 tPE E ee th 22 196 34 196 5 1025 6 106 11020027 0 3600101015 106 110200 tP n e f 196 5 106 110200 th f E n 解 热能 解 热能 裂变裂变U235核数 核数 补充 补充 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 g M N n m A 5 28 235 1002 6 1030 7 23 22 5 5 5 22 22 55 1030 7 5 583 9 680 1025 6 f a f nn 俘获加裂变俘获加裂变U235核数 核数 消耗消耗U235总质量量 总质量量 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 16 某压水堆的电功率为 某压水堆的电功率为990MW 设电站的效率 设电站的效率 为为32 运行了三个月后停堆 试计算停堆后 运行了三个月后停堆 试计算停堆后1 分钟 分钟 1小时 小时 10小时 小时 1天 天 10天 天 1月后的衰月后的衰 变热 同样计算运行一年后停堆的情况 变热 同样计算运行一年后停堆的情况 W P P e th 9 6 101 3 32 0 10990 101 2 106 6 101 4 2 02 08 2 02 02 2 02 011 WT WTP sMeVTPP th thd 解 热功率 解 热功率 衰变热功率 衰变热功率 第一章 核反应堆的核物理基础第一章 核反应堆的核物理基础 分别代入 分别代入 1 T1 3months 7 78 106s 1 1minutes 60s 2 T2 3months 7 78 106s 2 1hour 3600s 3 T3 3months 7 78 106s 3 10hours 36000s 4 T4 3months 7 78 106s 4 1day 8 64 104s 5 T5 3months 7 78 106s 5 10days 8 64 105s 6 T6 3months 7 78 106s 6 1months 2 6 1