核反应堆工程概论 2007.9
核反应堆工程概论
——习题作业——
刘巧芬 2011212386
第二章 核物理基础
2.1假设一个成年人体内含有0.25kg的钾，其中0.012%的钾是放射性Beta的发射体钾-40(半衰期1.3x109a)。试计算该人体的活度。
2.2以MeV为单位计算下列三种聚变反应中释放的能量：
212122313241H?1H???23He?0n 1H?1H???1H?1H 1H?1H???2He?0n
1234使用质量 1H= 1.007825; 1H= 2.014102; 1H= 3.01605; 23He = 3.01603; 2He = 4.002603; 01n =
1.008665。质量单位为原子质量单位u：1u = 1.6605655x10-27kg。假设前两个反应以相同的速率同时发生，而第二种反应中生成的3H(氚)又迅速地发生了第三个反应。试估算1kg的氘发生上述三中聚变反应后理论上可得到多少能量。将结果与1kg的235U裂变所释放的能量相比较。
1
核反应堆工程概论 2007.9
2.3氢的热中子俘获微观截面为0.33靶，氧是2x10-4靶。试分析水分子的热中子俘获宏观截面(水的密度取1.0吨/米3)。比较该宏观截面中氢和氧的贡献比例。
2.4如果每100个铀原子裂变产生25个稳定的裂变产物气体原子(气体为单原子气体)，试分析一座热功率为3000MW的反应堆运行一年产生的裂变气体在标准状态下的体积。
2
核反应堆工程概论 2007.9
2.5每次裂变的裂变产物衰变热可近似描述成 Pd=2.85x10-6 T-1.2 MeV/s。3000MW热功率的反应堆稳定运行T0时间后停堆。试推导停堆后t时刻裂变产物衰变热(剩余发热)功率。时间T、T0、t均以天为单位。
2.6 100万千瓦电功率的反应堆内每年约多少吨235U裂变？同样电功率的燃煤锅炉每年要燃烧多少吨煤？假设：核电站和火电站的热电转换效率分别为33%和40%。核反应堆内的裂变能皆由235U产生，每次裂变的可回收能量为200MeV。煤的热值取每吨7x106Kcal。
3
核反应堆工程概论 2007.9
第三章 中子的扩散、慢化与临界理论
3.1试确定在H、C介质中2.0MeV的快中子慢化到1.0eV所经历的平均碰撞次数。
3.2（选做）无限大、中能段无吸收的慢化介质中快中子源强为So。定义慢化密度q(E)为单位时间单位体积内慢化到能量E以下的中子数目。中能中子段的通量可近似表示为(E)=C/E，其中C为常数。试推导慢化密度的表达式。并利用稳态情况下q(E)=So，确定常数C。
4
核反应堆工程概论 2007.9
3.3 设有均匀化了的一座水慢化反应堆和一座石墨慢化反应堆，它们归并的单群参数如下：
热群参数 水堆 石墨堆 D (cm) 0.3543 1.6295 ∑a (1/cm) 0.121 0.003548 ν∑f (1/cm) 0.1851 0.006366 ∑f (1/cm) 0.07527 0.002575 按照单群理论，分别求解下列问题：(1) K∞，(2)扩散长度，(3)反应堆材料曲率，(4) 具有最小堆芯体积的圆柱形反应堆临界尺寸，(5) 使Keff=1.2并堆芯体积最小的圆柱形反应堆几何尺寸。思考造成水堆与石墨堆临界尺寸差别的原因。
5
核反应堆工程概论作业全集
