核反应堆物理试卷及答案

核反应堆物理试卷及答案考试时长：120分钟满分：100分班级：__________姓名：__________学号：__________得分：__________核反应堆物理试卷考核对象：核工程、核物理及相关专业中等级别学生或行业从业者题型分值分布：-判断题（总共10题，每题2分）：20分-单选题（总共10题，每题2分）：20分-多选题（总共10题，每题2分）：20分-案例分析（总共3题，每题6分）：18分-论述题（总共2题，每题11分）：22分总分：100分---一、判断题（每题2分，共20分）1.核反应堆的临界状态是指反应堆中中子增殖率为1的状态。2.热中子在反应堆中主要参与fission反应，而快中子主要参与scatter反应。3.核反应堆的功率调节主要通过控制控制棒插入深度实现。4.核反应堆的空泡系数是指反应堆在沸腾状态下反应性的变化。5.核反应堆的prompt中子是指由fission直接产生的中子。6.核反应堆的delayedneutronfraction是指延迟中子占总中子份额的比例。7.核反应堆的keff是指反应堆的净中子增殖因子。8.核反应堆的promptneutronlifetime是指从fission到中子探测到的时间延迟。9.核反应堆的thermalizationratio是指中子从快中子到热中子的转换效率。10.核反应堆的voidcoefficient为正时，反应堆具有负的空泡反应性。二、单选题（每题2分，共20分）1.下列哪种反应堆类型主要使用快中子？A.PWR（压水堆）B.BWR（沸水堆）C.CANDU（重水堆）D.Fastbreederreactor（快堆）2.核反应堆中，控制棒的主要作用是？A.吸收中子，调节反应性B.产生中子，增强反应性C.冷却堆芯，防止过热D.改变中子能量，提高效率3.核反应堆的空泡系数为负时，意味着？A.反应堆功率增加时反应性增加B.反应堆功率增加时反应性减少C.反应堆功率减少时反应性增加D.反应堆功率减少时反应性减少4.核反应堆的promptneutronlifetime约为？A.10^-4秒B.10^-6秒C.10^-8秒D.10^-10秒5.核反应堆的thermalizationratio主要取决于？A.中子源强度B.中子吸收截面C.中子能量分布D.控制棒材料6.核反应堆的keff大于1时，意味着？A.反应堆处于临界状态B.反应堆处于亚临界状态C.反应堆处于超临界状态D.反应堆处于次临界状态7.核反应堆的delayedneutronfraction约为？A.0.001B.0.01C.0.1D.0.58.核反应堆的空泡反应性是指？A.反应堆在沸腾状态下的反应性变化B.反应堆在固态状态下的反应性变化C.反应堆在临界状态下的反应性变化D.反应堆在次临界状态下的反应性变化9.核反应堆的promptneutronlifetime主要影响？A.反应堆功率稳定性B.反应堆功率调节效率C.反应堆功率输出水平D.反应堆功率输出波形10.核反应堆的thermalizationratio主要影响？A.反应堆中子通量分布B.反应堆功率输出效率C.反应堆安全性能D.反应堆经济性三、多选题（每题2分，共20分）1.核反应堆的安全系统包括？A.控制棒系统B.安全壳系统C.冷却剂系统D.中子源系统2.核反应堆的中子经济性指标包括？A.keffB.delayedneutronfractionC.promptneutronlifetimeD.thermalizationratio3.核反应堆的功率调节方法包括？A.控制棒调节B.冷却剂流量调节C.中子源强度调节D.空泡系数调节4.核反应堆的空泡反应性影响因素包括？A.沸腾程度B.控制棒插入深度C.中子能量分布D.冷却剂温度5.核反应堆的promptneutronlifetime影响因素包括？A.中子吸收截面B.中子能量分布C.中子源强度D.控制棒材料6.核反应堆的thermalizationratio影响因素包括？A.中子吸收截面B.中子能量分布C.中子源强度D.控制棒材料7.核反应堆的keff影响因素包括？A.中子吸收截面B.中子能量分布C.中子源强度D.控制棒材料8.核反应堆的delayedneutronfraction影响因素包括？A.中子吸收截面B.中子能量分布C.中子源强度D.控制棒材料9.核反应堆的空泡系数影响因素包括？A.沸腾程度B.控制棒插入深度C.中子能量分布D.冷却剂温度10.核反应堆的功率稳定性影响因素包括？A.promptneutronlifetimeB.delayedneutronfractionC.thermalizationratioD.keff四、案例分析（每题6分，共18分）1.案例背景：某核反应堆在正常运行时，keff为1.02，空泡系数为-0.01。当反应堆功率增加10%时，测得反应性变化为-0.005。问题：（1）该反应堆在功率增加时，反应性是增加还是减少？（2）该反应堆的空泡反应性对功率调节有何影响？（3）若要使反应堆功率稳定，应采取何种措施？2.案例背景：某核反应堆在正常运行时，promptneutronlifetime为0.1秒，delayedneutronfraction为0.001。当反应堆功率突然增加时，测得功率上升时间为1秒。问题：（1）该反应堆的promptneutronlifetime对功率上升时间有何影响？（2）该反应堆的delayedneutronfraction对功率稳定性有何影响？（3）若要使反应堆功率上升时间缩短，应采取何种措施？3.案例背景：某核反应堆在正常运行时，thermalizationratio为0.8，中子能量分布主要在1MeV左右。当反应堆冷却剂温度升高时，测得thermalizationratio下降至0.7。问题：（1）该反应堆的thermalizationratio下降对中子能量分布有何影响？（2）该反应堆的thermalizationratio下降对反应堆性能有何影响？（3）若要使thermalizationratio恢复至0.8，应采取何种措施？五、论述题（每题11分，共22分）1.论述题：论述核反应堆的promptneutronlifetime对反应堆功率稳定性的影响，并分析如何通过控制promptneutronlifetime来提高反应堆功率稳定性。2.论述题：论述核反应堆的空泡反应性对反应堆安全性的影响，并分析如何通过控制空泡反应性来提高反应堆安全性。---标准答案及解析一、判断题1.√2.×（热中子和快中子均参与fission和scatter反应）3.√4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√解析：1.核反应堆的临界状态是指反应堆中中子增殖率为1的状态，即keff=1。2.热中子和快中子均参与fission和scatter反应，只是主要作用不同。3.控制棒通过吸收中子来调节反应性，从而控制反应堆功率。4.空泡系数描述反应堆在沸腾状态下反应性的变化。5.Prompt中子是指由fission直接产生的中子。6.Delayedneutronfraction是指延迟中子占总中子份额的比例。7.Keff是指反应堆的净中子增殖因子。8.Promptneutronlifetime是指从fission到中子探测到的时间延迟。9.Thermalizationratio是指中子从快中子到热中子的转换效率。10.空泡系数为正时，反应堆在沸腾状态下反应性增加，即具有正的空泡反应性。二、单选题1.D2.A3.B4.A5.C6.C7.B8.A9.A10.A解析：1.快堆主要使用快中子，而其他类型反应堆主要使用热中子。2.控制棒的主要作用是吸收中子，调节反应性。3.空泡系数为负时，反应堆功率增加时反应性减少。4.Promptneutronlifetime约为10^-4秒。5.Thermalizationratio主要取决于中子能量分布。6.Keff大于1时，反应堆处于超临界状态。7.Delayedneutronfraction约为0.01。8.空泡反应性是指反应堆在沸腾状态下的反应性变化。9.Promptneutronlifetime主要影响反应堆功率稳定性。10.Thermalizationratio主要影响反应堆中子通量分布。三、多选题1.A,B,C2.A,B,C,D3.A,B,C4.A,B,C,D5.A,B,C,D6.A,B,C,D7.A,B,C,D8.A,B,C,D9.A,B,C,D10.A,B,C,D解析：1.核反应堆的安全系统包括控制棒系统、安全壳系统和冷却剂系统。2.核反应堆的中子经济性指标包括keff、delayedneutronfraction、promptneutronlifetime和thermalizationratio。3.核反应堆的功率调节方法包括控制棒调节、冷却剂流量调节和中子源强度调节。4.核反应堆的空泡反应性影响因素包括沸腾程度、控制棒插入深度、中子能量分布和冷却剂温度。5.核反应堆的promptneutronlifetime影响因素包括中子吸收截面、中子能量分布、中子源强度和控制棒材料。6.核反应堆的thermalizationratio影响因素包括中子吸收截面、中子能量分布、中子源强度和控制棒材料。7.核反应堆的keff影响因素包括中子吸收截面、中子能量分布、中子源强度和控制棒材料。8.核反应堆的delayedneutronfraction影响因素包括中子吸收截面、中子能量分布、中子源强度和控制棒材料。9.核反应堆的空泡系数影响因素包括沸腾程度、控制棒插入深度、中子能量分布和冷却剂温度。10.核反应堆的功率稳定性影响因素包括promptneutronlifetime、delayedneutronfraction、thermalizationratio和keff。四、案例分析1.答案：（1）反应性减少，因为空泡系数为负，功率增加时反应性减少。（2）空泡反应性对功率调节有重要影响，负的空泡反应性有助于功率稳定。（3）可通过增加控制棒插入深度或降低冷却剂温度来提高反应性，使反应堆功率稳定。解析：（1）反应性变化为负，说明功率增加时反应性减少，这与空泡系数为负一致。（2）负的空泡反应性有助于功率稳定，因为功率增加时反应性减少，防止功率过冲。（3）增加控制棒插入深度或降低冷却剂温度可以提高反应性，使反应堆功率稳定。2.答案：（1）Promptneutronlifetime较长，导致功率上升时间较长。（2）Delayedneutronfraction较低，有助于功率稳定性。（3）可通过增加中子源强度或降低promptneutronlifetime来缩短功率上升时间。解析：（1）Promptneutronlifetime较长，导致中子从fission到探测到的时间延迟较长，功率上升时间较长。（2）Delayedneutronfraction较低，意味着延迟中子比例较低，有助于功率稳定性。（3）增加中子源强度或降低promptneutronlifetime可以缩短功率上升时间。3.答案：（1）Thermalizationratio下降，中子能量分布向高能区移动。（2）Thermalizationratio下降，反应堆中子通量分布不均匀，影响反应堆性能。（3）可通过增加慢化剂浓度或降低冷却剂温度来提高thermalizationratio。解析：（1）Thermalizationratio下降，意味着中子从快中子到热中子的转换效率降低，中子能量分布向高能区移动。（2）Thermalizationratio下降，反应堆中子通量分布不均匀，影响反应堆性能。（3）增加慢化剂浓度或降低冷却剂温度可以提高thermalizationratio。五、论述题1.答案：Promptneutronlifetime是指从fission到中子探测到的时间延迟，主要影响反应堆功率稳定性。较长的promptneutronlifetime会导致功率上升时间较长，增加反应堆功率稳定性风险。通过控制prompt