核反应堆物理分析问答问答题选用准则

5、热中子能谱分布形成的原因： 1）在反应堆中，所有热中子都从较高能量开始减速，然后逐渐与介质达到热平衡状态。 这样，在较高能量区域的中子数量相应也较多。 2）由于介质或多或少地吸收中子，因此在同一介质中的原子达到热平衡之前，一定已经吸收了一部分中子。 结果，能量较低的中子所占的比例减少了。 减少，能量较高的中子比例相对增加。 温克定律：1、介质无限且均匀； 2. 散射在实验室坐标系中是各向同性的； 3、介质吸收截面很小； 4.中子通量密度随空间位置缓慢变化的函数。 不适用范围：1）从外表面开始的几个自由程不正确，2）在强吸收值附近不适用，3）仅适用于弱吸收介质，4）从中子源开始的几个自由程错误。 反射层的作用： 1）减少堆芯中子泄漏； 2）提高电抗器的平均输出功率； 3）屏蔽辐射，节省材料。 要求：散射截面较大，吸收截面较小。 扁平化措施：1）反应堆堆芯分区布局； 2）可燃毒物的合理布局； 3）化学补偿和部分长度控制棒控制； 4）反光层应用； 5) 合理的棒吊程序和棒束的合理布置 1. 尝试从物理角度分析压水堆 燃料温度反应性反馈和慢化剂温度反应性反馈 燃料温度反应性反馈主要是由燃料共振吸收的多普勒效应引起的。 当燃料温度升高时，由于多普勒效应，共振峰将变宽。

共振吸收中的“能量白扩散现象”和非均匀吸收中的“空间白屏”效应将会减弱，从而提高有效共振积分。 因此，由于多普勒效应，随着温度的升高，有效共振吸收增加，逃逸共振捕获的概率降低，有效增殖因子降低，从而产生负温度效应。 慢化剂温度反应性反馈应具体情况讨论：（1）当慢化剂温度升高时，慢化剂密度降低，慢化剂相对于燃料的有害吸收减少，有效扩散系数增大，因此效应对（符号）的贡献是正效应。 (2)慢化剂的密度小，降低了慢化剂的慢化能力，因此共振吸收增加，因此对(sign)的贡献为负。 此外，慢化剂温度的升高使中子能谱硬化，导致235U和240Pu低能部分的共振吸收增加。 它还降低了 235U 和 240Pu 的比例，这对反应活性也有负面影响。 反馈效应是这两方面的综合。 在欠慢化区，反应性系数为负，这是理想的。 2. 选择燃料网格参数（水轴比）的物理机制（1）当VH20/VU20增大时，一方面由于电池的慢化能力增加，慢化过程中的共振吸收减少，即即，逃脱共振捕获的概率增大，因此，会使有效增殖因子k增大。 。 增加。 (2) 另一方面，当VH、o/vU、o增加时，电池中慢化剂的含量增加，从而增加了慢化剂吸收的热中子的比例。 因此，热中子利用系数降低。 并制作 k。

。 衰退。 当VH,o/vU,o较小时，前一种效应占主导地位。 随着 VH,o/VU,o 的增加，后一种效应开始变得更加重要。 在这个过程中核反应堆的慢化剂，我们可以选择无限增殖因子达到最大值的最佳网格。 3.描述反应性控制的任务和方法，并比较各种反应性控制方法的特点：反应性控制设计的主要任务是在保证安全的情况下，采用各种实用有效的控制方法来控制反应堆。 剩余反应活性满足反应堆长期运行的需要； 通过控制毒物适当的??空间布置和最佳的棒提升程序，反应堆可以在整个堆芯寿命期间保持相对平坦的功率分布，并使功率波峰因数尽可能地小； 当外部负载变化时，可以调节电抗器功率，使其适应外部负载变化； 当反应堆发生事故时，可以快速、安全地关闭反应堆，并保持适当的停堆深度。 反应堆反应性的控制方法包括：（1）控制棒控制； (2)固口J和燃烧毒害控制，主要用D来补偿一些初始过量的反应性； (3)化学补偿控制，如果冷却剂中添加土壤，则使用可溶性硼溶液来补偿多余的反应性。 优缺点：（1）控制棒为强吸收体，移动速度快，运行可靠，使用灵活，控制反应性精度高。 (2)毒物控制口J在压水堆和轻水堆中与控制棒控制和化学补偿控制联合控制，以弥补控制棒控制的不经济性和需要在压力容器封头开很多孔的问题。 由于T-硼浓度过高，它本身也会导致慢化剂温度系数呈现正值。

(3)化学补偿控制优点多：分布相对均匀，不仅不会造成核心功率分布畸变，而且配合燃料分配，降低功率波峰因数，提高平均功率密度； 硼深度可根据操作需要进行调整。 还有实心的嘴J。 灼毒不可调； 化学控制在电网上占用空间小，不需要驱动机构，简化了反应器结构，提高了经济性。 缺点：只能控制缓慢变化的反应性。 它需要一套额外的设备来添加硼和释放硼。 水中硼浓度对慢化剂的温度系数有显着影响。 随着硼浓度的增加，慢化剂的绝对负温度系数减小。 数值越来越小。 4. 根据种子数守恒推导出提示临界条件S(r,t)=。 中子能量密度与时间的单速扩散方程为： 将上述两个方程联立变换后，可得到反应堆动力学方程： 不考虑延迟中子源项时（且省略外部中子源） ，可以简化为：临界条件下，中子密度不随时间变化，即提示条件为： 。 而且，获得了即时的临界条件。 5. 请描述氚振荡的物理过程和特点。 首先，考虑一个具有相对平坦的初始功率密度分布的大型热中子反应堆，并且反应堆中已经建立了平衡的氚浓度。 如果某一区域的功率密度由于干扰而降低，则另一区域的功率密度必然增加。 在功率密度降低的区域，中子通量密度也相应降低，因此135Xe的消耗也减少，但原本在高中子通量密度下生成的135I继续衰变成Xe135，因此Xe135的浓度逐渐增加，这增加了该区域的中子吸收，从而进一步降低了中子通量密度和功率密度。

。 。 。 。 。 同时，在功率密度增大的区域，中子通量密度也相应增大，Xe135的消耗变大。 因此，135Xe的浓度开始降低，导致该区域的中子吸收减少，进一步增加功率密度和中子通量密度。 。 。 。 。 。 。 上述过程不会无限制地朝一个方向发展。 有两个因素限制了它的变化； 首先，中子通量密度分布进一步倾斜后，形成中子通量密度梯度，中子通量密度高的区域向中子通量密度低的区域移动。 净中子流，使得中子通量密度趋于平坦； 其次，在中子通量密度降低的区域，135I的产量也会相应减少，因此它衰变成的135Xe的数量也会减少。 这种减少导致 135Xe 的浓度从原来的增加变为减少。 相应地，该区域的中子吸收逐渐由原来的增加变为减少，从而导致该区域的中子通量密度和功率由原来的减少变化。 为上升。 在中子通量密度增加的区域，情况正好相反。 这样，中子通量密度（或功率变化密度）就会向相反方向变化，如此循环往复。 这就形成了功率密度、中子通量密度和135Xe浓度的空间振荡，称为氚振荡。 其特点是：只能发生在大型、高中子通量密度的热中子反应堆中，且周期较长。 它是可以控制的。 6、同质化思想。 所谓均质化思想就是用等效的均匀介质代替非均匀网格，这样就可以得到计算结果（各种物理特性，如中子反应速率等）和非均匀网格。 彼此相等或接近。

核心问题是如何确定等效均质介质的各种截面参数或有效群常数。 以压水堆为例，非均匀堆的均质化计算分为三个步骤：（1）单元均质化（2）利用单元计算结果进行燃料组件的均质化计算（3）利用将得到的燃料组件的少数族均匀化常数，对整个堆芯中的2～4组进行扩散计算，得到堆芯的有效增值因子、中子通量密度和功率分布。 1. 请写出考虑迟发中子的要点。 桩型动力方程解释了方程中各项的物理意义以及点型桩动力方程的局限性。 解：1）考虑迟发中子的点桩动力学动力学方程； 2）点堆动力学动力学方程的局限性：二次方程无法描述与空间相关的详细影响，且中子通量密度随时间快速变化。 当反应堆严重偏离临界时，变化不能描述反应堆的运动状态。 2. 请写出单元素中子扩散方程并解释方程中各项的物理意义。 答：1）单速中子扩散方程：代表中子源项。 3. 请写出六因子公式并解释该公式中各因子的物理名称。 答：六因子公式为快中子倍增系数、p逃逸共振吸收概率、f热中子利用系数、有效裂变中子数Ps、中子慢化过程中不泄漏的概率、Pd过程中不泄漏的概率热中子扩散过程。