田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論11第一章基礎理論目錄11反應堆物理1212熱工水力15213堆用材料16914電廠化學176田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論1211反應堆物理111說明原子量A，質子數Z，中子數N及外層電子數之間的關系。答案一個原子的外層電子數該原子核中的質子數該化學元素的原子序數Z。AZN112穩定的核素中，中子質子數存在怎樣的比例答案在已知約1500種核素中，只有325種存在于自然界。而325種中有265種處在穩定狀態。把具有穩定的核素描繪在中一質曲線圖上，代表穩定核之各點分布于極狹窄帶內，由此可知，穩定核并非可由任意數目之質子與中子組成。對輕原子核而言，中子與質子數之比近于1才屬穩定，但隨核子數目增加，中子與質子數之比值接近152才屬穩定。113可做核燃料的物質同位素有U23592、U23392、PU23994。114、質子、正負電子等射線為帶電粒子，中子、等射線為中性粒子。115相對于電子質量而言的重帶電粒子，如粒子、質子、氘核等在介質中運動時，與介質的原子發生哪些電磁作用，使帶電粒子的能量損耗答案電離；激發。116快速運動的電子或射線在介質中運動時，除了重帶電粒子所有的非彈性散射（引起原子的激發和電離）外，還有哪幾種主要的電磁作用答案軔致輻射；湮沒輻射；契侖柯夫輻射。117何謂電離何謂激發答案（1）一個運動中的帶電粒子的電場會對其運動軌跡周圍的原子中的電子發生作用。如果帶電粒子賦于電子的能量大于原子核的束縛能，則電子將脫離原子軌道，成為自由電子，使得整個原子帶正電，這種現象稱為電離。（2）一個運動中的帶電粒子的電場會對其運動軌跡周圍的原子中的電子發生作用。如果帶電粒子所賦于電子的能量小于原子核的束縛能，因此電子僅升至較高能級而無法脫離原子，這種作用叫激發。被激發的電子會改變運動軌跡，原子會在放出電磁射線后恢復到初始狀態。118紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發后產生的，倫琴射線（射線）是原子的內層電子受到激發后產生的，射線是核衰變或核能級之變化后產生的。它們都是一個一個光子組成的光子流。119光子（例如射線）與物質作用的3種最重要的效應是光電效應、康普頓效應和電子對效應。1110什么叫光電效應答案當一個光子與物質原子作用時，光子把全部能量交給原子，使它的一個軌道電子發射出去，而光子本身則消失，這一過程稱為光電效應。光電效應中發射出來的電子叫光電子（自由電田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論13子）。1111什么叫康普頓效應答案康普頓效應是光子與原子中電子發生非彈性散射，光子把部分能量轉移給電子使其反沖（原子電離），而能量降低了的光子則被散射，反沖出來的電子稱為康普頓電子或反沖電子。1112什么叫電子對效應答案光子有可能在原子核的庫侖場作用下，轉化成為電子偶，結果光子本身消失，產生了一對電子E、E，這一過程稱為電子對效應。根據能量守恒定律，產生電子對效應的光子能量必須大于102MEV。1113試列舉出運行中的輕水堆射線的五種主要來源答案核裂變；裂變產物放射性衰變；活化產物放射性衰變；中子輻射俘獲（N、）反應；快中子非彈性散射。1114射線射程與射線的最大射程取決于射線的能量和所在介質的密度。射線除與介質的原子發生電磁作用外，還可能與核發生各種類型的作用，如以入射粒子和出射粒子的異同來區分，有核散射和核轉變兩種過程。核散射（出射粒子和入射粒子相同）又分為彈性散射和非彈性散射。核轉變（出射粒子與入射粒子不同）包括通常的核反應與核衰變。原子核的裂變是核反應的特殊類型。1115什么是可轉換同位素什么是鈾钚循環和釷鈾循環答案可用來生產裂變同位素的核素稱之為可轉換同位素，例如U23892、TH23290等。在利用U235作核燃料時，利用U23892或TH23290產生再生燃料的過程分別叫鈾钚或釷鈾循環。1116試從轉換比CR的概念出發，說明轉換堆與增殖堆的概念。壓水反應堆的轉換比CR大約等于多少答案轉換比CR定義為CR收率堆內所有裂變物質的吸率堆內可轉換物質的吸收裂變物質的消耗率裂變物質的生成率。對于轉換堆CR1；對于增殖堆CR1壓水反應堆的轉換比CR大約等于06。1117燃料中235U的富集度（或稱加濃度、濃縮度）的定義U23592質量U23592U23892質量。1118中子與靶核發生某類核反應的可能性大小用什么來度量答案中子與靶核發生某類核反應的可能性大小可用微觀反應截面來度量。它是一個表示核反應發生幾率大小的物理量，即，一個入射粒子與單位面積上一個原子核發生反應的幾率。可用下式表示NDXIDI0。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論14式中I0入射粒子強度，單位時間垂直通過靶核單位面積的入射粒子數；DI中子和單位面積上的靶核（NDX）發生核反應而減少的數目；N靶核密度（單位體積靶核數）；DX靶核厚度。微觀反應截面的單位為“靶恩”，1靶恩1024CM2。因具有面積（CM2）的量綱，又是對單個原子核而言的，故形象地稱之為微觀截面。1119什么是微觀散射截面S答案微觀彈性散射截面可用E表示，微觀非彈性散射截面可用IN表示，它們之和即為微觀散射截面S，即SEIN。1120什么是微觀吸收截面答案各種吸收中子反應的微觀截面之和，稱為微觀吸收截面A，即AFP。1121什么是微觀總截面T答案微觀吸收截面A與微觀散射截面S之和為微觀總截面T，即TAS。1122什么是中子與靶核發生某類反應的宏觀截面答案設單位體積內的原子核數為N，它與中子發生某種反應的微觀截面為，則與中子發生某種反應的總有效截面為N。我們稱為宏觀截面。1123說明宏觀截面的物理意義。答案（1）單位體積內的原子核與中子發生某類反應的總幾率；或（2）表示在靶核物質內單位長度上中子與靶核發生某類反應的幾率。由N可知的量綱為長度的倒數，即CM1。1124單位體積內有多種元素的原子核，其宏觀截面的表達式是什么答案設單位體積內有幾種原子核，其核子數分別為N1NINN；其對應的微觀截面為1IN；則其宏觀截面的表達式為1N1ININNNNIIIN1。1125試給出單元素介質中單位體積內原子核數目的計算方法。答案若單元素介質的密度為G/CM3，原子量為A。1摩爾的該物質的質量為AG，1摩爾該物質含有NA602X1023個原子（阿伏加德羅常數），則每CM3中含有的原子核數目（原子個數）為/3CMNANA原子。1126宏觀截面表示一個中子與一立方厘米內原子核發生核反應的平均幾率，其單位是CM1。宏觀截面與核密度N和微觀截面有關，它們的關系式是N。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論151127什么是復核模型答案是用來解釋入射粒子與靶核發生核反應的一種物理模型。復核模型認為核反應存在一個復核的中間階段，其過程可表為AABCC。式中A入射粒子；A靶核；B復核，一般處在激發態；C新核；C出射粒子。1128何謂放射性答案放射性系指原子核不受外界影響自發地放射各種射線現象。1129試給出放射性衰變常數的定義。答案某種核素單位時間內原子核衰變的幾率。其表達式為NDTDN/。式中DN/DT單位時間內衰變的核數目。N在時刻T時存在的某種放射性核的數目。1130什么是放射性核素的半衰期和平均壽期答案（1）放射性核素的半衰期是放射性核的數目衰變到只剩下初始數值一半所需的時間。如果對衰變率的表達式DN/DTN進行積分，就可得到NN0ET。根據半衰期的定義2/1TE21，則半衰期為T1/2693102LN。（2）放射性核素的平均壽期就是放射性原子核從產生到衰變完畢平均所需要的時間。它是衰變常數的倒數，一般用TM表示。TM1。1131寫出放射性活度及單位居里CI、貝可（BQ）的定義答案（1）放射性活度放射性活度A是某放射性核素（或放射源）在單位時間內衰變的原子核數目，可用下式表示DTDNA。（2）放射性活度的單位田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論16NULL1居里371010次衰變/秒；NULL1貝可1次衰變/秒。1132試說明一種核素的質量數和原子序數在下列衰變中的變化衰變；衰變；衰變；N衰變。答案衰變質量數減少4，原子序數減少2；衰變質量數不變，原子序數增加1（衰變）或減少1（衰變）；衰變質量數與原子序數保持不變；N衰變質量數減少1，原子序數不變。1133中子按照能量分為快中子、中能中子、熱中子。絕大多數裂變中子是快中子，需經過散射碰撞而降低速度，這個過程叫慢化。1134熱中子的定義是什么熱中子平均速度與慢化劑溫度有什么關系答案能量0625EV或速度V1000EV），F基本上是平滑地隨能量增加而下降，從1015靶恩。可見壓水堆將快中子慢化成熱中子是十分重要的。1159怎樣計算單位體積內第I種核素的原子核個數答案核密度NI是指單位體積內含有第I種核素的原子核個數。可根據材料密度I（克/CM3）。用下式計算出來IIIANN0。式中田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論112AI第I種元素的原子量；N0阿佛加德羅常數，數值為60231023/克原子。1160什么叫“1/V”吸收體答案如果微觀截面的大小正好和中子速度的大小成反比，這種情況就稱為1/V特性。在低能區（E0。在KEFF偏離1較大的情況下，反應性在數學上可表示為LNKEFF2/KEFF1。在考慮臨界附近的問題是，因KEFF與1十分接近，故可近似地表示為KEFF1。1183寫出表示反應性的單位。答案（1）KK/；（2）PCM（105K/K）；（3）“元”，即（緩發中子有效份額EFF）。1184。什么叫瞬發超臨界為什么絕對不允許發生瞬發超臨界答案當反應堆的有效增殖因子大于或等于1EFF（相應的反應性（EFF/（1EFF）時，反應堆處于瞬發超臨界狀態。瞬發超臨界的機理是僅靠瞬發中子的貢獻就能維持臨界。瞬發超臨界的特征是反應堆功率增長周期極短，以致鏈式反應無法控制。盡管從理論上說，瞬發超臨界最終會由于負反饋而停止下來，但它會給核島設備帶來無法挽回的嚴重損害。所以絕對不允許發生瞬發超臨界。1185從核安全考慮，為了不使反應堆發生瞬發臨界，在改變PWR反應性的控制操作中一次引入的反應性絕對不得大于（而應遠遠小于）下列各項中的哪一項A緩發中子總有效份額EFF740PCM；B調節棒的總價值；C停堆棒的總價值；D控制棒的總價值。答案A。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論118BR87556秒KR87激發KR87RB87中子發射SR87穩定穩定1186由裂變過程發射出來的中子可以分成二個大類，它們是瞬發中子和緩發中子。1187什么叫瞬發中子它們是如何產生的答案99以上的中子是在裂變過程的一個極短時間（約1014秒）內產生的，把這些中子叫作瞬發中子。中子與靶核在裂變過程中所形成的復核分裂成兩個碎片，這些碎片都是不穩定的核，并處在激發態下，即，核中含有多于穩定性所要求的中子和足夠放出這些中子的過剩能量，因而在極短時間內產生瞬發中子的發射。瞬發射線也是這時候發射出來的。1188緩發中子是如何產生的答案當瞬發中子在極短的時間內停止發射后，一些裂變碎片的中子太多而不穩定，它們是一些發射體，衰變后的產物處在一種高激發態中，有足夠能量時即發出一個中子，即緩發中子。緩發中子的衰變規律視為同它的發射衰變規律一樣。下圖為緩發中子先驅核BR87的衰變情況。1189解釋提升功率瞬變和下降功率瞬變過程中有效緩發中子衰變常數所發生的變化。答案（1）在提升功率瞬變過程中，發生了較多的裂變，產生了較多的瞬發中子，同時出現半衰期較短的緩發中子，即半衰期較短的緩發中子份額相對增加，因而緩發中子的平均壽命相對減小，衰變常數增加。（2）在下降功率瞬變過程中，中子的產生和裂變的速度減小，產生的瞬發中子也較少。鏈式反應更取決于較長壽命的緩發中子，即半衰期較長的緩發中子份額相對增加，因而緩發中子的平均壽命相對增大，衰變常數減小。1190試給出中子“代時間”的定義，并計算中子“代時間”。答案（1）“中子代時間”是中子從核裂變開始到其被吸收或泄漏的平均時間間隔。（2）中子代時間等于孕育時間與中子壽命之和。其中中子孕育時間對于瞬發中子，約為1014秒；對于緩發中子，約為13秒。中子壽命對于瞬發中子和緩發中子都約為105秒。所以，平均中子代時間應為211LLL田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論119中子熱化式中緩發中子分額；L1緩發中子代時間約為13秒；L2瞬發中子代時間約為105秒。因此，對于鈾235裂變反應，平均中子代時間L約為0084秒。1191用圖表示中子代時間的組成部分。答案見下圖。1192說明緩發中子在反應堆控制中的作用。答案由于緩發中子增大了相當于兩代中子之間的平均時間間隔，亦即增大了中子代時間，使得反應堆功率變化速度變慢，從而使得反應堆能被控制。1193中子有效增殖因數的定義為1NKEFF代裂變中子總數堆內第代裂變中子總數堆內第N它主要決定于燃料富集度和堆芯結構。1194什么是核反應率答案在反應堆中，假如一個中子以速度V厘米/秒運動，對某一反應的平均自由程是厘米，假如中子束的中子密度（每個立方厘米的中子數）是N，那么產生作用的中子數就是NV/，即，在單位時間內，單位體積里的中子與介質原子核發生作用的總次數（統計平均值），稱為核反應率RNV。1195什么是中子通量密度答案在核反應堆物理分析中，將乘積NV稱之為中子通量密度（一般簡單地稱為中子通量，現在的標準也稱中子注量率），一般用表示NV中子/厘米2秒由該式可以看出，中子通量密度等于該點的中子密度與該點中子速度的乘積。它表示一立方厘米內所有的中子在一秒鐘內穿行距離的總和。中子通量密度是核反應堆物理中一個重要的參數，它的大小反映出堆的功率水平。在目前的熱中子動力堆內，熱中子通量的數量級一般對緩發中子約13秒對瞬發中子約1014秒中子壽命減速時間擴散時間中子孕育時間中子代時間中子誕生中子死亡裂變發生中子釋放中子被吸收或泄漏田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論120為1013到1014中子/厘米2秒。1196什么叫緩發中子份額答案在所有由裂變產生的中子中，緩發中子所占的份額稱為緩發中子份額（以表示）。如果不僅考慮在活性區內產生并被吸收的中子，而且考慮中子泄漏的影響，這時緩發中子所占的比例，就是有效緩發中子份額，以EFF表示。與EFF之間的關系為EFFI，其中I為緩發中子價值因子，通常取I097。對于田灣核電站反應堆，EFF74310。1197什么是過渡周期什么是漸近周期答案當在臨界反應堆中引入一個小的正階躍反應性0（0EFF后，反應堆功率的上升速率（或周期）是隨0輸入后的時間T而改變的（如圖所示）。在反應堆的周期（E倍或倍增）達到穩定之前，周期值是在變化著的，這段反應堆周期稱為過渡周期（或稱瞬態周期）。過渡周期的長短與輸入的正反應性0的大小有關，一般為12倍的漸近周期值。達到穩定之后的反應堆周期稱為漸近周期（或稱穩定周期）。一般所稱反應堆周期指的是漸近周期。1198簡述中子動力學中的點堆模型的物理概念。答案這是研究反應堆中子動力學的一種近似方法，這種模型假定反應堆內各空間點上的中子密度等參數隨時間的變化規律是完全一樣的。這時我們把反應堆看作一個集中參數的系統，即一個沒有空間分布的“點堆”來研究反應堆。1199什么叫反應堆功率增長周期答案反應堆功率增長周期T定義為反應堆功率N變化E倍所需時間，數學表達式為NTTEN/0實際應用中，測量的是功率增長1倍所用時間，即倍增周期T2。由上式可得T2TLN20693T。11100寫出點堆動力學方程組。答案611161ITCTNLTKDTTDCTSTCTNLTKDTTDNIIIEFFEFFIIIIEFFEFF這是包含7個微分方程的聯立微分方程組。TE（T2）過渡周期漸近周期T過渡周期與漸近周期示意田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論121TN123式中N（T）與時間相關的中子密度；KEFF（T）與時間相關的KEFF；EFF、IEFF分別為總有效緩發中子份額和第I組有效緩發中子份額；LKEFF瞬發中子平均壽命，為瞬發中子代時間；I為第I組緩發中子有效衰變常數；CI（T）與時間相關的第I組緩發中子先驅核密度；S（T）外中子源強度。11101若反應堆在啟動達到臨界后的T秒內，中子通量密度增加到原來的15倍，換成周期為C。ATT15BTT15CTTLN15DTTLN1511102解釋上題等號右邊各項的物理意義。答案TNLTKEFFEFF11T時刻單位時間內瞬發中子的產生數。61TCIIIT時刻第16組緩發中子的產生率的總和。TNLTKIEFFEFFT時刻第I組緩發中子先驅核的產生率。TCIIT時刻第I組緩發中子先驅核的衰變率。ST外中子源強度。N（T）與時間相關的中子密度。11103在0H2H1。當反應堆從某一功率水平升高至另一功率水平時，必須向堆芯引入一定量的正反應性來補償由功率虧損而引入的等量負反應性，才能維持反應堆在新的功率水平下進行穩定功率運行（臨界）。FP為FULLPOWER的縮寫，意即滿功率。11143何謂“卡棒”準則制定“卡棒”準則有什么作用答案“卡棒”準則是這樣一個準則反應堆運行在任何工況下，當一束反應性價值最大的控制棒在堆芯頂部被卡住而不能下插時，也能實現反應堆冷態停堆。這是一個留有保險裕度的安全準則，而且能保證在停堆后提出任何一束控制棒進行試驗或檢修時的核安全。11144功率系數在循環初與循環末有什么不同答案循環末時，由于硼濃度低，使得慢化劑溫度系數更負一些，這就使得功率系數較循環初更負田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論130一些，如下圖所示。11145試判斷下列兩圖中哪個是正確的為什么圖A圖BEOLBOL101020BOL20EOL3030總功率系數隨額定功率的變化答案圖B是正確的。050100050100總功率系數，PCM/FP總功率系數，PCM/FP反應堆功率，FP反應堆功率，FP田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論131如圖所示，壽期末慢化劑的溫度系數比壽期初更負一些，此時硼濃度很小，且積累了很多裂變產物和PU24094等，而慢化劑溫度系數的值又占主導，所以功率系數在入口溫度不變的運行方式下，壽期末（EOL）要較壽期初（BOL）時功率系數負得多。11146簡述控制棒設計的基本原則。答案控制棒設計的基本原則應是安全可靠、機動靈活及不對堆內功率分布產生過大的擾動。即NULL為實現安全可靠原則，控制棒應有足夠大的總價值，能可靠地達到緊急停堆的要求，特別是在“卡棒”的情況下（即有一束最大價值的控制棒“卡”在堆頂不下落），也能實現安全停堆。NULL為實現機動靈活的原則，微分價值不能太小，以快速控制功率的意外波動；積分價值也不能太大，否則在發生彈棒事故時會造成嚴重后果。NULL控制棒采用數量多、尺寸小的設計原則，以減少控制棒移動對堆芯功率分布的影響。11147試分析說明堆芯燃耗對控制棒價值的影響。答案隨著堆芯燃耗的加深，硼濃度下降，A減小，L2增大，使控制棒價值增加。11148簡述控制棒滑步失控提升對堆功率及分布的影響。答案（1）由于控制棒向下滑步是引入負反應性，從而使堆功率下降，因此對堆的安全不會造成嚴重后果。但單束棒的滑步（極限情況是下降到底而無法提升）會產生象限功率傾斜，增大堆芯功率不均勻因子，若堆功率仍然維持在滿功率運行，則必然增大潛在的核安全風險。（2）控制棒失控提升將逐步累積地增加正反應性，導致反應堆功率急劇增加，如不能有效地實現緊急停堆，將使堆芯發生急劇沸騰，引起燃料棒破損，因而這是一種嚴重的事故工況。由于單束棒的失控連續提升，堆芯產生嚴重的功率傾斜。在提升棒位置形成很大的局部中子通量密度峰，這又繼續加大局部燃料棒燒毀的可能性。11149何謂控制棒的反應性價值控制棒價值的大小與什么成正比答案控制棒的反應性價值，簡稱控制棒價值，是指在堆芯內有控制棒存在時和沒有控制棒存在時的反應性之差。控制棒在其結構（即控制棒尺寸大小、形狀和材料）確定之后，其反應性價值與控制棒所在位置的中子價值和中子通量密度的乘積成正比。作為近似，可以認為熱中子吸收體的反應性價值正比于其所在位置的熱中子通量密度的平方。11150何謂控制棒組的微分價值和積分價值它們應如何估算答案（1）關于控制棒微分價值控制棒微分價值是指控制棒每移動一步所引入的反應性變化。其單位常用PCM/STEP。控制棒微分價值的表達式為DSDWDR。通常假定在某一高度附近，控制棒的微分價值不隨高度而變，因此可用控制棒移動的步數除移動后所引入的反應性量來計算，即HWDR。（2）關于控制棒積分價值田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論132當控制棒從一參考位置1H移動到某一高度2H后，所引入的反應性稱為這個高度區間（2H1H）上的積分價值，可表示為2121HHDHDHDHH、。在實際計算中，往往采用下式IIIHH。注意當提升控制棒時，就向堆芯引入正反應性。當將控制棒插入堆芯時，就向堆芯引入負反應性。11151PWR中幾組控制棒提升過程為什么要有重迭（OVERLAP）答案為了減少負荷變化時軸向功率分布的擾動和保證有相對恒定的線性反應性增量。11152什么是控制棒間的干涉效應答案一般情況下，反應堆有較多的控制棒。當這些控制棒同時插入堆芯時，總的價值并不等于各根控制棒單獨插入堆芯時的價值的總和。這是因為一根控制棒插入堆芯后將引起堆芯中中子通量密度的畸變（如下圖所示），這勢必影響到其它控制棒的價值。這種現象稱之為控制棒間的相互干涉效應。11153PWR在首爐裝料時過剩反應性較大，有效增殖因子KEFF12，一般采用什么方法控制過剩反應性答案一般采用以下方法控制過剩反應性1在冷卻劑中加入一定濃度的硼酸；田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論1332控制棒；3可燃毒物棒。11154在壓水堆核電廠，控制棒主要用于啟停反應堆和升降功率調節；調節硼濃度主要用于補償燃耗反應性損失、XE毒反應性效應和提供停堆負反應性；可燃毒物主要用于降低硼濃度及展平功率分布；降低冷卻劑溫度的辦法主要在核電廠延伸運行時采用。11155控制棒的反應性當量大小主要取決于控制棒吸收體的材料及其所在位置的中子通量密度。11156處在臨界狀態下的反應堆的功率是C。A很高的B一定的C任意的11157反應堆超臨界后，設中子計數率在第一個30秒內從1000CPS增加到2000CPS，在第二個30秒內從2000CPS增加到4000CPS，則在這兩個過程中引入反應堆反應性的大小C。A增加B減小C未改變11158當反應堆運行時，U23892吸收中子生成PU23994后，對反應堆控制會產生什么影響答案PU23994的緩發中子份額約為0002，遠比U23592的緩發中子份額（約為00064）小。由于PU23994的積累，整個反應堆的有效緩發中子份額EFF將減少，致使在壽期末時，反應堆的響應時間更快。因為EFF減少，則在同一速率下改變反應堆功率所需的反應性就減少。也就是說，在引入同樣反應性的情況下，PU23994含量愈多的反應堆，其響應時間就愈快（功率增長周期減小）。11159反應堆從循環初期到循環末期，堆芯某處的中子通量密度與該處的功率密度之比是如何變化的為什么答案中子通量密度與該處的功率密度之比將逐漸增大。這是因為隨著燃耗加深，宏觀裂變截面F下降，所以為保持功率不變，中子通量密度必須提高。11160運行期間，熱中子通量密度受哪些因素的影響答案1控制棒；2慢化劑密度；3中子毒物（裂變產物，可燃毒物等）；4堆芯裝載情況；5燃耗。11161說明功率虧損（POWERDEFECT）及其重要意義。答案（1）當使反應堆功率上升時，會導致反應性的損失（即向反應堆引入了一個負反應性）。這一田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論134反應性損失即稱為功率虧損DP，可表示為DPDPPPP21。式中P總功率系數。（2）功率虧損的重要意義當反應堆從某一功率水平升高至另一功率水平時，必須向堆芯引入一定量的正反應性來補償由功率虧損引入的等量的負反應性，才能維持反應堆在新功率水平下進行穩定功率運行（臨界）。相反，當反應堆在高功率運行后降功率運行時，就向反應堆內引入正反應性。在反應堆停閉后重新啟動前，在進行反應性平衡計算時必須考慮到功率虧損的影響。11162說明在反應堆的運行過程中對運行影響較大的兩種毒物。它們的“毒性”如何定義它們對運行有何影響答案（1）反應堆運行時，由裂變產生的毒物中主要有NULL氙（XE13554）；NULL釤（SM14962）。（2）這兩種毒物的“毒性”P定義為PUAPA。式中PA毒物的宏觀吸收截面。UA燃料的宏觀吸收截面。（3）由于以下原因，它們的反應性效應會給反應堆運行帶來不少麻煩NULL它們的熱中子俘獲截面比其它的中子毒物大好幾個量級。NULL在長時間的穩定功率下運行時，毒物的濃度會達到某個動態平衡狀態。NULL反應堆運行期間它們不能夠人為地從堆內去除掉。但在停堆幾天后，XE135會逐漸衰變掉，形成解毒狀態。11163說明反應堆運行過程中毒物XE13554的產生鏈和消失鏈。并據此說明A說明怎樣達到氙的平衡狀態。B討論氙達到平衡值之后不久反應堆功率上升時可能出現的反應性變化。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論135答案（1）關于XE13554的產生和消失1）XE13554的產生鏈如下U23592直接裂變XE13554（產額為03）。U23592直接裂變XEIH135546713553。XEITEH135546713553MIN5013552小于。2）XE13554的消失鏈輻射俘獲XE13554XEN1365410衰變XE1355413556106213555296穩定小于BACSYH。（2）關于氙毒現象的說明A當反應堆在一定功率下穩定運行一段時間后，氙的產生率和消失率就會相等，達到一個平衡狀態（即所謂“平衡氙中毒”）。B當反應堆在平衡氙中毒條件下升功率時，氙會迅速燃耗。這樣會給堆芯增加正反應性。11164什么是“碘坑”降功率運行時是否也出現“碘坑”簡述“碘坑”形成的原因。答案（1）反應堆在某一功率下運行較長時間后降功率或停堆，此時135XE的生成量大于消耗量，由此引起135XE的濃度逐步增大，達到最大值后又逐步衰減，直至濃度降到零。135XE濃度達到最大值時所對應的負反應性，我們稱之為“碘坑”。（2）降功率運行時同樣會出現“碘坑”。下圖給出了從滿功率降至25、50和75額定功率時，“碘坑”的數值及出現時間。（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，供今后對比參考編者注）田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論136（3）在反應堆功率下降（或停堆）后形成“碘坑”的原因是NULL中子通量密度的下降（或消失），使XE13554靠俘獲中子而消失的幾率降低（或消失）。NULLI13553衰變成XE13554的半衰期比XE13554因衰變而消失的半衰期要短，因而造成XE13554的積累。11165啟動后，處于功率提升階段運行的反應堆，氙毒將隨時間增加而增大，其原因是A。A碘的濃度未達到平衡B氙的濃度未達到平衡CAB11166碘坑中啟動的反應堆，其臨界棒位將比正常啟動時的棒位A。A高B低C相同11167碘坑中啟動后的反應堆，控制棒將不斷下插，其原因是B。A氙的自衰變B中子消毒CAB11168反應堆從高功率降到低功率運行，其它參數不變，控制棒將不斷提升，其原因是C。A氙的自衰變減少B氙的中子消毒減少C氙增加了11169額定參數下的反應堆在碘坑中臨界棒位比在穩定運行下達到氙平衡時的臨界棒位A。A高B低C相同11170什么是非飽和性（或永久性）裂變產物請寫出幾種較重要的非飽和裂變產物。答案我們將生成率遠比由于吸收中子或自身衰變的損耗率大的裂變產物稱之為非飽和裂變產物。如GD15564，其熱中子吸收截面特別大，在整個反應堆運行期內，由于吸收中子而消失的速率也比較小，在一個相當長的時間里其濃度將隨時間的增長而不斷增加。熱中子吸收截面較大的非飽和裂變產物還有鎘113、釤151、釓155和釓157等。11171試給出“中子毒物”的定義，舉出3種重要的中子毒物。答案中子毒物系指那些其熱中子吸收截面值很大、而能明顯降低反應堆反應性的核素。例如1鎘（有很多PWR核電站反應堆用來作為控制材料）；2可燃毒物和可溶毒物中的B105；3裂變產物中的XE13554、SM14962和GD15564。11172何謂“平衡氙中毒”答案反應堆運行中中子通量密度不發生顯著變化時，I13553和XE13554都會逐步達到平衡（或飽和）濃度，即I13553或XE13554核的產生率正好等于其消失率。XE13554達到平衡濃度時所引起的負反應性效應就稱為“平衡氙中毒”。11173反應堆從無XE13554開始投入運行、并保持在穩定功率狀態下，運行多久，XE135上升到平衡濃度的90要多長時間才能很接近它們的平衡濃度（飽和值）田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論137答案下圖給出從零功率上升到不同功率水平后，由氙的積累所引入的負反應性。由圖可見約9小時上升到平衡濃度的90。約36小時左右才能很接近它們的平衡濃度（飽和值）。（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11174畫出反應堆在不同功率水平下運行較長時間后所引入的平衡氙負反應性。答案（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11175畫出反應堆功率從零負荷、25PN、50PN和75PN升到滿功率后，由于135XE濃度的變化而引起的反應性變化曲線。答案田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論138（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11176核電廠反應堆在不同功率水平下較長時間運行后停堆，約經多長時間才能達到無氙狀態給出氙毒的變化曲線。答案一般需經7296小時才能達到無氙狀態。詳細情況可參照下圖。（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11177反應堆內SM14962是怎樣形成的畫出核電廠反應堆從啟動到25、50、75和100FP運行時，由SM14962引入的負反應性隨時間的變化曲線。答案核裂變時，SM14962的直接產額很小，可以忽略不計。它主要由裂變產物ND14960（釹）經衰變后得到PM14961（鉕），再經衰變后得到SM14962，即H5420149621496114960SMPMHND。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論139（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11178畫出在100、75、50和25FP下長時間運行后停堆，由于SM14962濃度變化而引起的負反應性隨時間的變化。答案（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11179田灣核電廠滿功率運行三天后立即停堆，最大碘坑所引入的負反應性為多少達到最大碘坑的時間為多少答案11180反應堆停堆后SM濃度和XE濃度的變化有何不同答案（1）關于停堆后SM14962的濃度停堆后SM14962由于PM14961的衰變而有所增多，然而SM14962是一種穩定的核素而不發生衰變，將在堆內一直保持到反應堆恢復臨界后由于吸收中子而減少。所以停堆后SM14962濃度將會逐漸趨于某個與停堆前中子通量密度有關的濃度值。（2）關于停堆后XE13554的濃度停堆后，雖然由于裂變直接產生XE13554停止了，但由于I13553的衰變會繼續產生XE13554，而且其產生速度快于XE13554本身衰變速度，所以盡管XE13554由于本身的衰變最終將消失，但在停堆后開始階段還是增加的，這樣形成XE13554濃度的一個峰值。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論14011181畫出反應堆在滿功率運行相當長時間后功率降到25、50、75額定功率時，由SM14962引入的負反應性隨時間的變化。答案如下圖所示。大約在變功率后100150小時SM14962的濃度達到最大值，稱此處為“鉕坑”。（說明此題的坐標數值與田灣核電廠數值不符，但曲線形狀及變化趨勢是相同的，僅供今后對比參考編者注）11182繪出反應堆帶功率穩定運行后，階躍降功率和階躍升功率后，XEI1355413553和的濃度（NIT和NXET）及過剩反應性EXT隨時間變化的示意圖。答案A突然降低功率，中子通量密度由1降至2B突然升高功率，中子通量密度由1升至2功率變化前后135I、135XE濃度和過剩反應性隨時間變化示意圖注在重新達到平衡狀態后，碘的濃度仍然要比氙的高。田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論14111183壓水堆運行時，如何補償氙毒反應性答案通過調節冷卻劑中的硼酸濃度。11184何謂“氙振蕩”答案在大型熱中子反應堆中，局部區域內中子通量密度的變化會引起局部區域XE13554濃度和局部區域反應性的變化。反過來，后者的變化也要引起前者的變化。這兩者之間的相互作用就有可能使堆芯中XE13554濃度和中子通量密度分布產生空間振蕩現象，這就是常說的氙振蕩。11185產生氙振蕩的必要條件是什么答案（1）平均熱中子通量密度1013/CM2SEC（2）反應堆尺寸很大（堆芯尺寸（徑向或軸向）超過30倍徙動長度）。（3）對熱中子通量密度分布有較顯著的擾動。11186說明瞬態氙與氙振蕩的區別及二者的關系。瞬態氙是指反應堆內因堆功率變化而引起的氙的濃度隨時間的變化。氙振蕩是指反應堆內氙的空間分布隨時間作周期性的變化。瞬態氙是氙振蕩的基礎。11187什么是“延長運行”為什么要延長運行以什么方式來實現延長運行答案（1）“延長運行”是指為提高這一循環燃料的燃耗以達到延長換料周期的運行方式。（2）反應堆在滿功率平衡氙下運行到壽期末（EOL），KEFF已接近于10，按計劃已到換料時間，但由于主觀上（電廠本身）或客觀上（電網）的要求，必須再繼續運行一段時間。（3）實現延長運行的方式有兩種，一是降低功率運行，利用功率虧損和平衡氙毒所釋放的正反應性延長運行。二是降低冷卻劑平均溫度運行，這是利用溫度效應所釋放的正反應性延長運行。在原理上，降低冷卻劑平均溫度運行比較有利，因為它可以在較高功率上運行一段時間。11188某核電廠壓水堆長期穩定運行在高功率下，其軸向穩定功率分布如圖中實線所示。假定由于某種干擾，使堆芯下半部A區的功率密度從A變到A，如圖中虛線所示，繼而引發軸向氙振蕩。試從物理機理上解釋A區的功率密度為什么會從圖1中的A點向圖2中的B轉變到B點后為什么不再繼續增高而向相反的C點轉變頂部底部中部A區頂部底部AACB12圖1圖2A田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論142答案由于擾動，A點的功率密度升至A，相應的熱中子通量密度TH立即增加，XE13554因吸收中子，其消耗量也立即增加，I13553的衰變對XE13554的貢獻仍是擾動前的值，從而使A區局部的XE13554濃度下降，導致該區域反應性增加，進而使A區TH再增加，這又使XE13554濃度降低，局部反應性增加，等等，使得A點的功率密度逐漸升高，逐漸向圖2中的B點轉變。但這一過程不會無限制的單向發展下去，其原因有二一是中子通量密度進一步傾斜后，形成了中子通量密度梯度，通量密度高的區域向通量密度低的區域有一凈中子流，梯度越大，凈中子流越強，這使中子通量密度趨于平坦一些；二是功率增高，裂變率越大，產生的I13553也越多，經過一段時間后I13553衰變成XE13554也越多，從而減緩了XE13554密度的降低，當兩項的作用使A區的XE13554濃度不再減少，就使A點的轉變為圖2中的B點。到B點后，由于I13553的大量積累且不斷衰變成XE13554，不但使XE13554不減小而變成逐步增加，從而引起局部反應性減少，導致TH下降，功率密度下降，使XE13554消耗減少，I13553衰變成XE13554進一步占主要地位，促使功率密度進一步下降，如此等等，這樣圖2中的B點就逐步向C點靠近了。11189氙振蕩的周期大約是_。答案2540小時11190均勻裝料方式有什么特點答案均勻裝料方式指在整個堆芯采用相同富集度的燃料組件。在這種裝料方式下，循環初期堆芯的功率峰值因子很大，堆芯中心區域的中子通量密度很高，功率密度很大，因而中心區的燃料消耗很快；而在堆芯邊緣區域的功率密度很小，因而邊緣區的燃料消耗很慢，雖然在堆芯循環末期功率密度分布已趨向平坦，但已經就要換燃料了。在卸料時卸出的許多燃料組件中，燃耗深度很低，因此使反應堆的平均燃耗深度也較低。11191非均勻的裝料方式主要有幾種答案1）分區裝料2）分散交替裝料3）混合式裝料（這是以上兩種方式的結合）11192簡述田灣核電廠燃料組件的基本組成。答案燃料組件是六角形，對邊距離234CM，燃料有效高度353M，為無盒型結構。每個組件含有331個棒位，呈正三角形排列，其中有311根燃料棒、18個導向管（可放控制棒或可燃毒物棒）、1個測量管和一個中心管，軸向分布有15個定位格架。11193田灣核電廠首次裝料采用幾種富集度的燃料組件混合型燃料組件中燃料棒的布置原則是什么平衡循環采用何種濃度的燃料組件答案田灣核電廠首次裝料采用3種濃度的燃料組件，對應的U23592富集度分別為田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論143160、240和362。燃料組件按其富集度不同分為標準型和混合型兩種。標準型燃料組件有同一種富集度，是通常采用的組件；混合型燃料組件有二種富集度，在組件的中心區域放置245根較高富集度的燃料棒，在組件的邊緣放置66根較低富集度的燃料棒，這樣可以降低組件邊緣的功率峰。第一循環堆芯的163個燃料組件包括NULL平均富集度為160，新燃料組件數目54個；NULL平均富集度為240，新燃料組件數目67個；NULL平均富集度為362，新燃料組件數目42個。11194什么是中子價值答案中子由于其在堆芯內所處的位置不同，而對鏈式反應或反應堆功率的貢獻不同，其中子的價值也不同。我們把這種貢獻稱作中子價值。一個處在堆芯內某點的中子的中子價值與該點的中子通量密度的平方成正比。11195為什么要進行功率展平答案由于受最大功率的約束，整個反應堆內的功率分布愈不均勻，能從給定體積的堆內取出的總功率就愈少。11196設計上和運行時主要的功率分布展平措施有哪些答案主要措施有（1）徑向和軸向的反射層。（2）合理布置可燃毒物。（3）燃料分區布置（中心濃度低，邊區濃度高）。（4）棒束對稱布置。（5）避免大量控制棒插入中心平面運行。11197堆芯燃料管理的目的是什么主要包括哪些內容答案目的是確定反應堆內燃料的裝載方式以及選擇適當的換料周期、換料方案等，以使卸料的平均燃耗深度盡可能地達到設計的允許限值，使核燃料循環能滿足電能生產的要求，并盡量降低燃料成本。堆芯燃料管理的主要內容有選擇燃料換料方案、換料安全評價、啟動物理參數和運行數據包。11198燃耗深度的定義是什么單位是什么答案單位重量核燃料所發出的總能量稱為燃耗深度。單位常用MWD/TU（兆瓦日/噸鈾）。11199什么是卸料燃耗深度它受什么影響答案從堆芯卸出后不再重新放入堆芯使用的燃料組件（即乏燃料）所具有的燃耗深度稱為卸料燃耗深度。它受兩方面影響NULL燃料在反應堆內停留的總時間及其在堆芯內的位置，這取決于換料堆芯設計。停留時間越長以及所在堆芯位置的裂變反應次數愈多，卸料燃耗深度越高；田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論144NULL燃料組件的抗輻照性能。只有高性能的燃料組件才能承受高的燃耗。11200反應堆運行時，監測堆芯中子通量密度分布的目的是什么答案主要目的在于要保證堆芯功率分布和功率峰因子不超過設計限值。11201定性繪出由同樣富集度燃料組成的堆芯內熱中子通量密度TH的徑向分布（帶反射層，無燃耗，控制棒全部提升到堆頂）的示意圖。答案全提棒時熱中子通量密度分布基本上符合貝塞爾函數（或說明形狀），反射層內有熱中子峰。11202上題中若堆芯中央插入一束控制棒，熱中子通量密度TH的徑向分布有何改變為什么答案掉棒后的TH的徑向功率分布由上題右圖中的虛線所示。中央C位置落棒后，C及其附近的熱中子被控制棒大量吸收，所以C位置及附近區域形成TH的凹坑。為保持功率不變（即堆芯平均熱中子通量密度TH不變），凹坑四周的TH要比原來的高。11203對于某新建反應堆若燃料分區布置（由內向外分別為18、240、310），定性畫出徑向功率分布曲線的示意圖。答案歸一化的徑向功率|102030405060708090100堆芯半徑的百分數010080604020反射層堆芯邊界反射層堆芯邊界C堆芯A反射層A反射層CTH掉棒前掉棒后0AA徑向TH分布TH的徑向分布由右圖的實線所示田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論14511204請定性繪出熱中子通量密度在燃料內及水（慢化劑）通道內的分布。答案11205請定性繪出共振能量的中子通量密度在燃料內及水（慢化劑）通道內的分布。答案11206請定性繪出共振區以上的快中子通量密度在燃料內及水（慢化劑）通道內的分布。答案11207請定性繪出熱中子通量密度在柵格（元件與元件之間）內的分布。答案11208請定性繪出快中子通量密度在柵格（燃料棒與燃料棒之間）內的分布。答案11209在運行過程中，假定冷卻劑硼濃度增加、但反應堆功率和控制棒位置不變，這對反應堆的停慢化劑慢化劑燃料棒慢化劑慢化劑燃料棒慢化劑慢化劑燃料棒A實際熱通量分布慢化劑慢化劑ABB平均熱通量分布C實際快通量分布慢化劑慢化劑CDD平均快通量分布田灣核電廠操縱人員取照考試復習題集基礎理論146堆深度是否有影響停堆深度如何變化答案有影響。停堆深度增加。11210請定性繪出新建反應堆在熱態零功率、壽期初、無氙、全部控制棒提出堆芯（ARO）情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。答案上下無冷卻劑溫度差，無燃耗，以中心平面為對稱，近似于余弦函數（/COSLZ）分布。11211請定性繪出新建反應堆在熱態滿功率、壽期初、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。答案無燃耗堆芯下半部冷卻劑溫度低，上半部溫度高，功率峰值下移至中心平面以下。11212請定性繪出新建反應堆在熱態零功率、壽期末（換料前）、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率分布的原因。答案中下部燃耗深，上下無溫度差，因而峰值出現在上部。11213請定性繪出新建反應堆在熱態滿功率、壽期末（換料前）、無氙、ARO情況下堆芯歸一化軸向（Z）功率分布曲線并簡要說明形成這種功率