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（超热=1019中子/米2秒；Xe超=10靶恩）和热中子反应堆（=51017中子/米2秒，Xe热=3105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，令=+,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 引致的产生率：,由 引致的消失率率：,I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0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02.761015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02.761015中子/米2秒.,经整理，得：,右边分式上下同除以,I=2.8710-5；Xe=2.0910-5,1,15.一座反应堆在1018中子/米2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时间？此时氙中毒的数值为多少？（设f/a=0.6）,解：,利用上一题的结论，最大氙浓度时间为：,代入：,I=2.8710-5；Xe=2.0910-5,0=1018；aXe=3510-28,得：,tmax=4.066104s,11.3h,将解得的t代入方程：,可求得最大氙浓度NXemax,最大氙毒性：,由：,得：,代入tmax,max=？,