反应堆工程概论

△ 名词概念类 ★简答类

△ 裂变中子中还有不到1%的中子是在裂变碎片过程中发射出来的 这些叫缓发中子 △ 缓发中子的能谱不同于瞬发中子的能谱 缓发中子的平均能量要比瞬发中子低

△ 虽然缓发中子在裂变中子中所占份额很小（小于1%） 但他对反应堆的动力学过程和反

应堆控制却又非常重要的影响

△ 在热中子反应堆内 中子的慢化主要靠中子与慢化剂核的弹性散射

△ 微观截面：假设在1cm的物质中 有N个原子核 在这个物质的一个面上射入一个中子

我们把每一个原子核与一个入射中子发生核反应的概率定义为微观面枪 单位为米方 △ 宏观截面：如果每立方米的物质中含有N个核 则乘积枪N等于每立方米靶核的总截面

用符号 它的量纲是长度的倒数

△ 反应堆堆芯满足的要求：1堆芯功率分布应尽量均匀以使堆芯有最大的功率输出2尽量

减小堆芯内不必要的中子吸收材料以提高中子经济性3有最佳的冷却剂流量分配和最小的流动阻力4有较长的堆芯寿命以适当减少换料操作次数5堆芯结构紧凑换料操作简便 △ 压水堆采用17X17排列燃料组件 每个组件中有289个栅元 设有24根控制棒导向管和

一根堆内中子通量测量管 其余264个栅元装有燃料棒

△ 组件：1燃料元件棒2燃料组件的骨架结构3控制棒组件4可燃毒物组件5中子源组件

6阻力塞组件

△ 陶瓷燃料优点（相对金属铀）：1熔点高2热稳定性和辐照稳定性好3化学稳定性好 与

包壳和冷却剂材料的相容性好 △ 体积释热率定义：Qv=Ef·Rf 分别代表燃料的体积释热率 每次核裂变产生的能量 燃料

内的核反应率

△ 燃料温度系数：燃料温度变化-开尔文（k）时所引起的反应性变化称为燃料温度系数 △ 慢化剂温度系数：慢化剂温度变化-开尔文（k）时所引起的反应性称为慢化剂温度系数 △ 中毒效应：热堆运行后 堆内所产生的某些裂变产物 其中子吸收截面较大 故对p有明

显的影响 裂变产物分：稳定或长寿命的称为结渣 短寿命的称为毒物 毒与渣对反应性的影响 称为反应性的毒渣效应 简称中毒效应

△ 影响堆芯内功率分布的主要因素：1燃料装载的影响2反射层的影响3控制棒的影响4

结构材料、水隙和空泡的影响5燃料元件自屏蔽效应的影响

△ 核反应堆安全对策1保证反应堆得到安全可靠的控制2确保堆芯冷却3包容放射性产物 △ 反应性控制类型：1紧急停堆控制2功率控制3补偿控制

△ 核反应堆严重事故 是指堆芯大面积燃料包壳失效 威胁或破坏核反应堆压力容器或安

全壳的完整性 引发放射性物质泄漏的事故 引起原因1堆芯失去冷却或冷却不充分2堆芯的反应性快速不可控制升高

△ 核反应堆严重事故分为：1堆芯溶化事故2堆芯解体事故

△ 把核反应堆运行工况分为四类：1正常工况和运行瞬变2中等频率事件3稀有事故4极

限事故 以上四类事故也称为设计基准事故DBA

★ 为何热中子反应堆中选用轻水作慢化剂：因为是含氢物质 慢化能力大 价格低廉 ★ 反射层对反应堆的作用：1减少芯部中子的泄漏 从而使得芯部的临界尺寸要比无反射层

时的小 这样可以节省一部分燃料2提高反应堆的平均输出功率

★ 简述反应性负温度系数对反应堆运行安全的作用：若反应堆具有负的温度系数则随着温

度升高k值将变小 从而使中子通量也跟着下降 这样就能在一定程度上减缓或限制反应堆温度的上升 从而有可能减缓或限制这种事故的进一步扩大。

★ 什么是反应堆的燃耗深度和堆芯寿命：通常把单位质量燃料所发出的能量作为燃耗深度

的度量 有燃耗深度=Nt·t÷Wu 堆芯寿命：当反应堆的有效增殖因数降到1时 反应堆

满功率运行时间就称为堆芯寿命

★ 大型压水堆采取？控制反应性：1控制棒控制2化学控制剂一载硼运行3可燃毒物控制 ★ 压水堆为何要在高压下运行：为了提高压水堆-回路处的温度 ★ 水在压水堆中的作用：慢化剂 冷却剂

★ 压水堆主冷却剂系统包括哪些设备：1蒸汽发生器2稳压器3反应堆4反应堆冷却剂泵 ★ 在同样的堆功率情况下 重水堆堆芯为何比压水堆大：重水慢化能力比轻水弱 ★ 重水堆为何核燃料富集度可以比压水堆低：因为卸料燃耗较浅

★ 简述缓发中子对反应堆的作用：动力学过程buff 对其进行控制的难度减小 安全性提高 ★ 为何在压水堆内不直接用金属钠而要用陶瓷UO2作燃料：金属铀作燃料可使用的工作

温度低 一般在350-450℃ 化学活性强 在常温下也会与水起剧烈反应而产生氢气 在空气中会氧化 粉末状态的铀易着火 在高温下只能与少数冷却剂相溶 ★ 燃料元件的包壳作用：1包容裂变产物阻止裂变产物外泄2隔离燃料和冷却剂的屏障 避

免它们发生反应3有效导出核燃料反应后产生的热能。

★ 为何锆合金用作包壳时 其使用温度要限制在350℃以下：锆合金包壳在接近400℃的水

中只需几天时间 便可发生严重的腐蚀破坏 为了避免高温腐蚀 锆合金包壳表面的最高工作温度一般限定在350℃一下。 ★ 控制棒直径较细有什么好处：1棒径细数量多吸收材料均匀分布在堆芯中 使堆芯内中子

通量以及功率分布更为均匀2增大了挠性 在保证控制棒导向管对中的前提下不引起卡棒3棒径小 控制棒提升时所留下的水隙对功率分布畸变影响小 不需另设挤水棒 简化堆内结构 降低了反应堆压力容器的高度 ★ 对用作控制棒的材料有什么基本要求：1不但本身的中子吸收截面大 其子代产物也应具

有较高的中子吸收截面 以增加控制棒的使用寿命2材料对中子的1÷V吸收和共振吸收能阈广3熔点高 导热性好 热膨胀率小 使用时尺寸稳定并与包壳相容性好4中子活化截面小 含长半衰期同位素少5强度高 塑韧性好 抗腐蚀 耐辐照

★ 说明反应堆热源的由来极其分布：说明反应堆热源的由来极其分布：1燃料释热2堆内

释热3结构部件和慢化剂释热4反应堆倍堆后释热 ★ 什么叫核热管因子 是怎样计算的：为了衡量各有关的热工参数的最大值偏离平均值（或

名义值）的程度 引入一个修正因子 这个修正因子就称为热管因子 热管因子是用各有关的热工（或物理）参数的最大值与平均值的比值来表示的。一般分为两大类：一类是核热管因子一类是工程热管因子。

★ 控制棒结构材料释热的热源是是什么：裂变瞬时放出的γ射线 裂变产物衰变时释放的

γ射线和堆芯材料吸收产生（n，r）反应所释放的射线中子在慢化过程中也会产生热量

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