核反应堆物理分析习题答案第七章.ppt

* 1.两个体积功率密度相同的超热堆（φ超热=1019中子/米2秒；σXe超=10靶恩）和热中子反应堆（ φ=5×1017中子/米2秒， σXe热=3×105靶恩）中氙平衡浓度之比值？ 解： 平衡氙浓度： 假设对于超热对和热堆若单次裂变平均能量相等 若假设裂变产额与中子能量无关 两个堆的裂变反应率相等 两个堆γ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的关系如何变化？ I-135和Xe-135的产生和消失 解： 由图可知，在碘达到平衡时，有： 瞬间增大φ，令φ’= φ+△ φ 增大通量密度瞬间碘的产生率： 增大通量密度瞬间碘的消失率： （2） （3） （1） 利用（1）的等式关系，并比较（2）、（3）两式 定性分析： （2）、（3）两式的差异在于： 由△ φ引致的产生率： 由△ φ引致的消失率率： λI是碘的衰变常量，表示衰变概率，恒小于1 在开始阶段I-135的浓度是净增长的！ （4） （5） （6） 增大通量密度瞬间碘的消失率： 由中子通量密度增大，导致的I-135增量对于t时刻碘衰变的率的贡献 在经历时间t后，消失率为： （7） 平衡碘消失项 在经历时间t后，消失率为： 再次与（2）式进行比较 经历时间t后，如果： 经历时间t后，再次达到I-135平衡 （2）式=（7）式 对于Xe-135的定性分析，是可以采用与I-135同样的方法的，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。 定量分析： I-135浓度随时间变化： Xe-135浓度随时间变化： （9） （10） 先解出方程（9），代入（10），求解 *注意初始条件：NI(0)=NI(∞);NXe(0)=NXe(∞) 突然提升功率时I-135和Xe-135的浓度变化曲线 12.试证明在恒定中子通量密度φ0下运行的反应堆，停堆以后出现最大氙-135值的时间为tmax为 解： 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,求最大氙浓度时间 对上式求导，令t=0，可以求出停堆瞬间氙的变化率。结论是：当Φ02.76×1015中子/米2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Φ02.76×1015中子/米2秒. 经整理，得： 右边分式上下同除以 λI=2.87×10-5；λXe=2.09×10-5 ≈1 *