反应堆物理分析第六章作业.ppt

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1、1.两个体积功率密度相同的超热堆（两个体积功率密度相同的超热堆（超热超热=1019中子中子/米米2秒；秒；Xe超超=10靶恩）和热中子反应堆（靶恩）和热中子反应堆（=51017中子中子/米米2秒，秒，Xe热热=3105靶恩）中氙平衡浓度之比值？靶恩）中氙平衡浓度之比值？解：解：平衡氙浓度：平衡氙浓度：假设对于超热对和热堆若假设对于超热对和热堆若单次裂变平均能量相等单次裂变平均能量相等若假设裂变产额与中子能量无关若假设裂变产额与中子能量无关两个堆两个堆的裂变的裂变反应率反应率相等相等两个堆两个堆相等相等2.试求：当反应堆的功率增加时，碘和氙的平衡浓度之间试求：当反应堆的功率增加时，碘和氙的平衡浓

2、度之间的关系如何变化？的关系如何变化？I-135和和Xe-135的产生和消失的产生和消失解：解：由图可知，在碘达到平衡时，有：由图可知，在碘达到平衡时，有：瞬间增大瞬间增大，令，令=+增大通量密度瞬增大通量密度瞬间碘的产生率：间碘的产生率：增大通量密度瞬增大通量密度瞬间碘的消失率：间碘的消失率：（2）（3）（1）利用（利用（1）的等式关系，并比较（）的等式关系，并比较（2）、（）、（3）两式）两式定性分析：定性分析：（2）、（）、（3）两式的差异在于：）两式的差异在于：由由 引致的产生率：引致的产生率：由由 引致的消失率率：引致的消失率率：I是碘的衰变是碘的衰变常量，表示衰常量，表示衰变概率，

3、恒小变概率，恒小于于1在开始阶段在开始阶段I-135的浓度是净增长的！的浓度是净增长的！（4）（5）（6）增大通量密度瞬增大通量密度瞬间碘的消失率：间碘的消失率：由中子通量密度增大，导致的由中子通量密度增大，导致的I-135增量对于增量对于t时刻碘衰变的时刻碘衰变的率的贡献率的贡献在经历时间在经历时间t后，消失后，消失率为：率为：（7）平衡碘消失项平衡碘消失项在经历时间在经历时间t后，消失后，消失率为：率为：再次与（再次与（2）式进行比较式进行比较经历时间经历时间t后，如果：后，如果：经历时间经历时间t后，再次达到后，再次达到I-135平衡平衡（2）式）式=（7）式）式对于对于Xe-135的定

4、性分析，是可以采用与的定性分析，是可以采用与I-135同样的同样的方法的，分别从产生和消失的角度，关键是找到引发方法的，分别从产生和消失的角度，关键是找到引发打破平衡的因素。不再赘述。打破平衡的因素。不再赘述。定量分析：定量分析：I-135浓度随时间变化：浓度随时间变化：Xe-135浓度随时间变化：浓度随时间变化：（9）（10）先解出方程（先解出方程（9），代入（），代入（10），求解），求解*注意初始条件：注意初始条件：NI(0)=NI();NXe(0)=NXe()突然提升功率时突然提升功率时I-135和和Xe-135的浓度变化曲线的浓度变化曲线12.试证明在恒定中子通量密度试证明在恒定中子

5、通量密度0下运行的反应堆，停堆以后下运行的反应堆，停堆以后出现最大氙出现最大氙-135值的时间为值的时间为tmax为为解：解：停堆后氙平衡被打破，氙浓度变化为：停堆后氙平衡被打破，氙浓度变化为：对上式求导，令导函数为零对上式求导，令导函数为零,求最大氙浓度时间求最大氙浓度时间对上式求导，令对上式求导，令t=0，可以求出停堆瞬间氙的变化率。结论是：，可以求出停堆瞬间氙的变化率。结论是：当当02.761015中子中子/米米2秒时会出现停堆瞬间氙浓度增加，秒时会出现停堆瞬间氙浓度增加，对于大型核动力反应堆通常在功率工况下对于大型核动力反应堆通常在功率工况下02.761015中子中子/米米2秒秒.经整

6、理，得：经整理，得：右边分式上下同除以右边分式上下同除以I=2.8710-5；Xe=2.0910-5115.一座反应堆在一座反应堆在1018中子中子/米米2秒热中子通量密度下运行了很秒热中子通量密度下运行了很长时间，然后完全停堆。试问氙浓度升到最大值将需要多长长时间，然后完全停堆。试问氙浓度升到最大值将需要多长时间？此时氙中毒的数值为多少？（设时间？此时氙中毒的数值为多少？（设f/a）解：解：利用上一题的结论，最大氙浓度时间为：利用上一题的结论，最大氙浓度时间为：代入：代入：I=2.8710-5；Xe=2.0910-50=1018；aXe=3510-28得：得：tmax=4.066104s将解得的将解得的t代入方程：代入方程：可求得最大氙浓度可求得最大氙浓度NXemax最大氙毒性：最大氙毒性：由：由：得：得：代入代入tmaxmax=？