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1、核反应堆物理习题课,反应堆核物理基础知识,1、计算相距r的两点电荷Z1和Z2间的相互作用力,解：,反应堆核物理基础知识,2、试估算核物质的密度,原子核的半径,密度,*现在计算质子的质量密度，我们近似认为质子质量等于氢原子质量,解：,反应堆核物理基础知识,反应堆核物理基础知识,3、设向核反应堆活性区内装入燃料235U和和中子慢化剂9Be，核数比为NU/NBe=0.4%,试求燃料和慢化剂的重量比,解：,反应堆核物理基础知识,4、水的密度为1000Kg/m3，对能量为0.0253ev 的中子，氢核和氧核的微观吸收截面分别为0.332 靶和0.0002 靶，求水的宏观吸收截面，和水的平均自由程。,解：
2、1m3水分子数目,反应堆核物理基础知识,反应堆核物理基础知识,5、能量为E1=0.025eV的中子密度n1=105中子/米3，而能量E2=1keV的中子密度n2=103中子/米3，求它们的中子通量比,解：,反应堆核物理基础知识,6、中子与原子核的相互作用的三种过程； 反应堆中，中子与物质的相互作用。,解：中子与原子核的三种作用：1）势散射；2）直接相互作用；3）复合核的形成 反应堆中，中子与物质的相互作用：1）散射：包括弹性散射和非弹性散射；2）吸收：包括辐射俘获和裂变,反应堆核物理基础知识,7、初始质量为4 毫克的Po（T1/2=138.4 天），试问经过10 天衰变掉_毫克。,解：,反应堆
3、核物理基础知识,8、试问一克226Ra(T1/2=1620 年)在1 秒内产生_ 衰变;一克238U（T1/2=4.5109年）在一秒内产生_ 衰变。,解：,反应堆核物理基础知识,9、已知 放射性同位素210Po（T1/2=138.4 日）,具有放射性1 居里，则其质量为_。,解：,反应堆核物理基础知识,10、微观截面是什么的度量？宏观截面呢？它们的量纲是什么？ 解：微观截面表征一个入射粒子与单位面积内一个靶核发生作用的几率大小； 宏观截面是单位体积内所有靶核的微观截 面的总和表征一个入射粒子与单位体积内所有靶核发生作用的几率大小。 微观截面具有面积的量纲； 宏观截面具有长度-1的量纲。,反应
4、堆核物理基础知识,11、有效增值系数的定义是什么？在实用中怎么表示方便？ 解：有效增值系数用K 来表示，它的定义是：,在实际应用中：,反应堆核物理基础知识,12、什么叫临界系统？什么叫次临界系统？什么叫超临界系统？ 解：若芯部的有效增值系数K恰好等于1，则系统内中子的产生率便恰好等于中子的消失率，这样，在系统内已经进行的链式裂变反应将以恒定的速率不断进行下去，也就是说，链式裂变反应过程处于稳态状况，这种系统便称为邻界系统；若有效增值系数K小于1，这时系统内中子数目将随时间而不断衰减，链式裂变反应是非自续的，这时系统便称为次临界系统；若有效增值系数K 大于1，则系统内的中子数目将随时间而不断地增
5、加，我们称这种系统为超临界系统。,反应堆核物理基础知识,13、在235U 的增值介质内，热中子密度等于106中子/cm3,燃料核数为NU-235=51018/cm3,试求每秒钟的裂变数和不裂变的吸收数。,解：取热中子能量为0.0253eV，v=2200m/s 吸收反应率为：,裂变反应率,俘获反应率,反应堆核物理基础知识,14、二氧化铀的密度为10.42103kg/m3,铀的富集度为3，已知在0.0253ev 时，235U的微观吸收截面为680.9靶，238U 为2.7靶，O为210-4靶。确定UO2的宏观吸收截面a。,235U与238U核子数之比,UO2分子量,解：,反应堆核物理基础知识,UO
6、2宏观截面,反应堆核物理基础知识,15、反应堆在5 兆瓦的功率下运行，由不裂变吸收造成的中子损失为45，问有多少中子泄漏到活性区之外？,解：设单次裂变产生中子数为2.5个，则不裂变吸收中子数为2.545%=1.1个， 要维持持续稳定链式裂变反应，必须有1个中子引发下次裂变，因此泄漏中子为2.5-1.1-1=0.4，占裂变中子数的40%,反应堆核物理基础知识,同时假设，单次裂变放出的能量为：200MeV=2001061.610-19J=3.210-11J 则一秒发生的裂变数，即裂变中子数为：,因此，泄漏到活性区外的中子数为： 1.56101740%=6.251016中子/秒,反应堆核物理基础知识,16、测量放射性同位素的放射性C(居里)，经过每2小时给出下列结果：21.5；12.5；7.0；3.9；2.2；1.3居里，试估算该同位素的半衰期 解：N1/N2=C1/C2=2t/T，由此T=0.693t/ln(C1/C2)其中t测量放射性强度的间隔时间；C1/C2放射性强度每一次测量对下一次测量的比值。在该情况下，t2小时：C1/C221.5/12.5=1.72；12.5/7.0=1.78；1.79；1.77；1.69。偏值最大的C1/C2应视为不正确（不精确的测量）而把它舍弃掉，在该情况下，所有的数值均与平均值1.75相接近。于是，T=0.6932/ln1.75=2.5小时。,
