核反应堆物理分析课后答案(更新版)(1).doc
《核反应堆物理分析课后答案(更新版)(1).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《核反应堆物理分析课后答案(更新版)(1).doc(22页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流核反应堆物理分析课后答案(更新版)(1).精品文档.核反应堆物理分析答案第一章1-1.某压水堆采用UO2作燃料,其富集度为2.43%(质量),密度为10000kg/m3。试计算:当中子能量为0.0253eV时,UO2的宏观吸收截面和宏观裂变截面。解:由18页表1-3查得,0.0253eV时:由289页附录3查得,0.0253eV时:以c5表示富集铀内U-235与U的核子数之比,表示富集度,则有:所以,1-2.某反应堆堆芯由U-235,H2O和Al组成,各元素所占体积比分别为0.002,0.6和0.398,计算堆芯的总吸收截面(E=0.0253
2、eV)。解:由18页表1-3查得,0.0253eV时: 由289页附录3查得,0.0253eV时:可得天然U核子数密度则纯U-235的宏观吸收截面:总的宏观吸收截面:1-6题 1-7.有一座小型核电站,电功率为150MW,设电站的效率为30%,试估算该电站反应堆额定功率运行一小时所消耗的铀-235数量。每秒钟发出的热量: 每秒钟裂变的U235:运行1h的裂变的U235:消耗的u235质量:1-10.为使铀的1.7,试求铀中U-235富集度应为多少(E=0.0253eV)。解:由18页表1-3查得,0.0253eV时:由定义易得:为使铀的1.7, 富集度1-12题 每秒钟发出的热量: 每秒钟裂变
3、的U235:运行一年的裂变的U235:消耗的u235质量:需消耗的煤: . 一核电站以富集度20%的U-235为燃料,热功率900MW,年负荷因子(实际年发电量/额定年发电量)为0.85, U-235的俘获裂变比取0.169,试计算其一年消耗的核燃料质量。解:该电站一年释放出的总能量=对应总的裂变反应数=因为对核燃料而言:核燃料总的核反应次数=消耗的U-235质量=消耗的核燃料质量=第二章.某裂变堆,快中子增殖因数1.05,逃脱共振俘获概率0.9,慢化不泄漏概率0.952,扩散不泄漏概率0.94,有效裂变中子数1.335,热中子利用系数0.882,试计算其有效增殖因数和无限介质增殖因数。解:
4、无限介质增殖因数: 不泄漏概率:有效增殖因数:2-1.H和O在1000eV到1eV能量范围内的散射截面近似为常数,分别为20b和38b。计算H2O的以及在H2O中中子从1000eV慢化到1eV所需的平均碰撞次数。解:不难得出,H2O的散射截面与平均对数能降应有下述关系:H2OH2O = 2HH + OO即:(2H + O ) H2O = 2HH + OOH2O =(2HH + OO)/(2H + O )查附录3,可知平均对数能降:H=1.000,O=0.120,代入计算得:H2O = (2201.000 + 380.120)/(220 + 38) = 0.571可得平均碰撞次数:Nc = ln
5、(E2/E1)/ H2O = ln(1000/1)/0.571 = 12.09 12.12-2.设f(v-v)dv表示L系中速度v的中子弹性散射后速度在v附近dv内的几率。假定在C系中散射是各向同性的,求f(v-v)的表达式,并求一次碰撞后的平均速度。解:,代入得到:2-6.在讨论中子热化时,认为热中子源项Q(E)是从某给定分界能Ec以上能区的中子,经过弹性散射慢化而来的。设慢化能谱服从(E)=/E分布,试求在氢介质内每秒每单位体积内由Ec以上能区,(1)散射到能量E(EE)(2)利用上一问的结论:2-8.计算温度为535.5K,密度为0.802103 kg/m3的H2O的热中子平均宏观吸收截
6、面。解:已知H2O的相关参数,M = 18.015 g/mol, = 0.802103 kg/m3,可得: m-3已知玻尔兹曼常数k = 1.3810-23 JK-1,则:kTM = 1.38 10-23535.5 = 739.010-23 (J) = 0.4619 (eV);1eV=1.60210-19J查附录3,得热中子对应能量下,a = 0.664 b, = 0.948,s = 103 b,a = 0.664 b,由“1/v”律:0.4914 (b)由56页(2-81)式,中子温度: 577.8 (K)对于这种”1/v”介质,有: 0.4192 (b)所以:1.123 (m-1) 第三章
7、3.1 有两束方向相反的平行热中子束射到235U薄片上,设其上某点自左面入射的中子束强度为1012 cm-2s-1。自右面入射的中子束强度21012 cm-2s-1。计算:(1)该点的中子通量密度;(2)该点的中子流密度;(3)设a = 19.2102 m-1,求该点的吸收率。解:(1)由定义可知:31012 (cm-2s-1)(2)若以向右为正方向:-11012 (cm-2s-1) 可见其方向垂直于薄片表面向左。(3)19.231012 = 5.761013 (cm-3s-1)3.2 设在x处中子密度的分布函数是其中:,为常数,是与x轴的夹角。求:(1) 中子总密度n( x );(2) 与能
8、量相关的中子通量密度( x, E );(3) 中子流密度J( x, E )。解:由于此处中子密度只与与x轴的夹角有关,不妨视为极角,定义在Y-Z平面上的投影与Z轴的夹角为方向角,则有:(1)根据定义:可见,上式可积的前提应保证 0的区域进行讨论。燃料内的单能中子扩散方程:边界条件:i. ii. 通解形式为:利用Ficks Law:代入边界条件i:代入边界条件ii:所以(2)把该问题理解为“燃料内中子吸收率 / 燃料和慢化剂内总的中子吸收率”,设燃料和慢化剂的宏观吸收截面分别为和,则有:回顾扩散长度的定义,可知:,所以上式化为:(这里是将慢化剂中的通量视为处处相同,大小为S,其在b处的流密度自然
9、为0,但在a处情况特殊:如果认为其流密度也为0,就会导致没有向燃料内的净流动、进而燃料内通量为0这一结论!所以对于这一极度简化的模型,应理解其求解的目的,不要严格追究每个细节。)3-18解:(1)当B为无限厚度平板介质时,为有限值。扩散方程为:方程的通解为:,由为有限值,得到C=0;,代入得到(2)扩散区A中包含中子源,介质B不包含,设介质A为一无限平面源,介质B为厚度为a的平板层。扩散方程为:边界条件:;方程的通解为:边界条件代入方程通解中得:,当,(2)扩散区A中包含中子源,介质B不包含,设介质A为一无限平面源,介质B为厚度为a的平板层。扩散方程为:边界条件:;中子源条件:;方程的通解为:
10、由边界条件,得到,即由中子源条件,得到即化简得到,并代入得到因为假设介质为一平面中子源,则,3-21解:(1)建立以无限介质内任一点为原点的球坐标系(对此问题表达式较简单),建立扩散方程:即:边界条件:i. ,ii.设存在连续函数满足:可见,函数满足方程,其通解形式:由条件i可知:C = 0,由方程(2)可得:再由条件ii可知:A = 0,所以:(实际上,可直接由物理模型的特点看出通量处处相等这一结论,进而其梯度为0)(2)此时须以吸收片中线上任一点为原点建立一维直角坐标系,先考虑正半轴,建立扩散方程:即:,x 0边界条件:i. ,ii. ,iii. 对于此“薄”吸收片,可以忽略其厚度内通量的
11、畸变。参考上一问中间过程,可得通解形式:由条件ii可得:由条件iii可得:C = 0所以:对于整个坐标轴,只须将式中坐标加上绝对值号,证毕。3-22解:以源平面任一点为原点建立一维直角坐标系,建立扩散方程:边界条件:i. ;ii. ;iii.;iv. ;通解形式:,由条件i:(1)由条件ii:(2)由条件iii、iv:(3)(4)联系(1)可得:结合(2)可得:所以:3-23证明:以平板中线上任一点为原点建立一维直角坐标系,先考虑正半轴,建立扩散方程:即:,x 0边界条件:i. ,ii. ,iii. 参考21题,可得通解形式:由条件ii可得:再由条件iii可得:所以:由于反曲余弦为偶函数,该解
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 核反应堆 物理 分析 课后 答案 新版
限制150内