秦山核电反应堆物理题库 - 图文

第一部分 基础理论 堆 物 理(共470题)

从反应堆物理的角度看，良好的慢化剂材料应具有什么样的性能？

答案：慢化剂是快中子与它的核发生碰撞后能减速成热中子的材料，这与它的三种中子物理

性能有关：δ－平均对数能量缩减；Σs－宏观散射截面；Σa－宏观吸收截面。综合评价应是δ和Σs都比较大而Σa又较小的材料才是较好的慢化材料，定量地用慢化能力δΣs和慢化比δ和Σs/Σa来比较。 试列出常用慢化剂的慢化能力和慢化比。 四种常用慢化的慢化能力和慢化比列表如下： ΖΣs/cm-1 δΣs/Σa 答案： 基本特点是：

核力是短程力，作用范围大约是1～2×10-13cm；

核力是吸引力，中子与中子，质子与中子，质子与质子之间均是强吸引力。 核力与电荷无关。

核力具有饱和性，每一核子只与其邻近的数目有限的几个核子发生相互作用。

水（H2O） 1.53 72 重水（D2O） 铍（Be） 0.170 12000 0.176 159 石墨（C） 0.064 170 核力所具有的特点是什么？

4. 定性地说明：为什么燃料温度Tf越高逃脱共振吸收几率P越小？

答案： 逃脱共振吸收几率P是快中子慢化成热中子过程中逃脱238U共振吸收峰的几率，

在燃料温度低的时候，ζa共振峰又高又窄，如图所示，当燃料温度升高后，238U的ζa的共振峰高度下降了，然而却变宽了，因而不仅原来共振峰处能量的中子被吸收，而且该能量左右的中子也会被吸收。温度越高共振峰变得越宽，能被该共振峰吸收的中子越多，逃脱共振吸收几率P就越小，这种效应也称为多谱勒展宽。 试定性地解释燃料芯块的自屏效应。

答案：中子在燃料中穿行一定距离时的吸收几率，可表示为：

P(a)=1-e

-X/λ

1

其中λ为吸收平均自由程，X为中子穿行距离。

一般认为X＝5λ时，中子几乎都被吸收了[P(a)→1]。对于压水堆，燃料用富集度为3.0%的UO2，中子能量为6.7ev，穿行距离在5λa=0.0315cm内被吸收的几率为99.3%，所以很难有6.7ev的中子能进入到燃料芯块中心，这种现象称为自屏效应。

6. 什么是过渡周期？什么是渐近周期？

答案： 在零功率时，当阶跃输入－正反应性ρ0（ρ0<β）后，反应堆功率的上升速率（或周期）是随ρ0输入后的时间t而改变的（如图所示）。反应堆的周期（e倍或倍增）在达到稳定之前，周期值均在变化，这段的反应堆周期称为过渡周期（或称瞬态周期）。过渡期的长短与输入的正反应性ρ0有关，一般约为1－2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。

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

2

大的扰动。

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”条机动灵活的原则，微分价值不能太小，以快速控制功率的意外波动。微分价值也不控制棒都采用数量多、尺寸小的设计原则，是为了减少控制棒移动对堆芯功率分布件下，即有一束最大价值的控制棒“卡”在堆顶不下落的条件下，也能实现安全停堆。 能太大，否则会给弹棒事故带来严重后果。 的影响。

8.简单分析慢化剂平均温度Tavg对控制棒价值的影响。

答案： 慢化剂平均温度对棒价值有重要影响，当慢化剂温度升高（也即功率升高时）时，其密度降低了，中子在慢化剂中平均穿行距离变大了，这样中子被控制棒吸收的几率变大了，也即控制棒的作用范围变大了，这意味着慢化剂温度升高，棒的价值变大了。

9.试分析说明堆芯燃耗对控制棒价值的影响。

答案： 在同一功率水平运行下，堆芯燃耗的加深，裂变产物（其中主要是中子毒物）积累量随燃耗的增长，也能使控制棒价值增大。这主要是因为裂变产物强烈地吸收热中子，使堆内中子谱硬化，超热中子增多，而Ag-In-Cd控制棒又有很强的超热中子吸收能力的缘故。

10. 何谓“卡棒”原则？制定“卡棒”准则有什么作用？

答案： 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卡住在堆芯顶部不能下插，此时也能实现反应堆热态停堆的设计准则。

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。

11. 简述控制棒滑步对堆功率及分布的影响。

答案： 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，增大堆芯功率不利因子，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，详见落棒事故分析报告。 12. 简述控制棒失控提升对堆功率及分布的影响。

答案： 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DNB，引起燃料元件破损，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峰，这又继续加大局部燃料元件烧毁的可能性。 13. 给出象限功率倾斜比的定义。

答案： 这是根据通量测量确定的一个无量纲量。

它们是从4个功率探测器每6段功率放大器的输出信号（已标定的输出）所得出的量，其目的是随时给出堆芯象限功率倾斜的程度。

象限功率倾斜比QPTR定义为：象限功率倾斜比是功率量程电离室上半部或下半部的最大测量值与上半部或下半部平均值之比中较大的那个比值。

14. 当确定象限功率倾斜比在1.02－1.09之间时，运行时采取的基本措施是什么？

答案：当反应堆功率>50％运行时：

在达到下列情况之一以前，至少每小时计算一次象限功率倾斜比：

3

a 象限功率倾斜比降低到其限值范围办，或 b 热功率降低到50%额定热功率经下。 须在2小时内做到下面二条之一： a 使象限功率倾斜比降低到其限值内，或

b 对于所指示的象限功率倾斜比，超过1.0的每1％须至少降低3％额定热功率，同时类似

地须在此后4小时内降低功率量程中子通量停堆保护高定值。

超过限值后的24小时内验证象限功率倾斜比是否在其限值范围内，否则在此后的2小时内

把反应堆功率降低到50％额定热功率以下，同时把停堆保护的功率量程中子通量高定值在此后4小时内降低到55%额定热功率的定值。

在提升功率前须查明原因。在进行50%额定热功率以上功率运行时，须经过在此功率水平

下对象限功率下对象限功率倾斜比进行每小时1次共12小时的验证，证明象限功率倾斜比在正常值内；或者直到验证了95%或以上的额定功率下倾斜比是可接受的。 15. 说明上题中采取基本措施的理由是什么？

答案：由于径向功率倾斜的增加，即径向功率不均匀因子（FTQ）增加，势必导致总的不均匀因子的增加（FTQ）。根据估算，径向功率倾斜比上升1%，则总的不均匀因子（FTQ）增加3%。为了保证最大线功率密度不超过限值，所以当径向功率倾斜比为1.02－1.09时，功率降至70%的额定功率是能保证安全的。 限定运行时间的理由有二：

留有一定的时间供运行人员对显示的周向功率倾斜比作进一步检查和校核，以排除测量仪

器、仪表及测量系统的故障，确认原显示值是正确的。

防止发生各燃料组件燃耗过大的不均匀性，以免局部燃料元件燃耗过大而破损。 16. 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。

控制棒在其结构确定之后即控制棒大小，形状和材料决定之后，其反应性价值与控制棒所在位置的中子价值成正比，也即与所在位置的中子通量密度的平方成正比。 以Keff的六因子公式（即Keff =ε·ε·ρ·f·Pth·Pf）为基础，简要分析控制棒对Keff的影响。

泄漏几率（Pth、Pf）。

热中子利用系数表示式为f=

??UaUaRP??aM??a??a，可见插入控制棒后Σa将

U

M

R

P

R

增大，导致f增大，从而使Keff减小，这是主要影响。式中Σa、Σa、Σa、Σa分别表示燃料、慢化剂（包括可溶硼）、控制棒、及裂变产物对热中子的吸收，控制棒中的Cd是强的热中子吸收剂。

由于控制棒是强中子吸收体，所以它对逃脱共振吸收几率P有明显的影响。根据P的定义可知，如果超热吸收强烈，则经慢化而能达到热能区的中子数就小了，故控制棒的插入使P值减小，从而Keff下降。

两群扩散近似的中子不泄漏几率表示式为： P= Pth·Pf =

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