核反应堆物理分析答案
第一章
1-1.某压水堆采用UO2作燃料，其富集度为2.43%（质量），密度为10000kg/m3。试计算：当中子能量为0.0253eV时，UO2的宏观吸收截面和宏观裂变截面。
解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：?a(U5)?680.9b,?f(U5)?583.5b,?a(U8)?2.7b 由289页附录3查得，0.0253eV时：?a(O)?0.00027b
以c5表示富集铀内U-235与U的核子数之比，?表示富集度，则有：
235c5??
235c5?238(1?c5)1c5?(1?0.9874(?1))?1?0.0246
?M(UO2)?235c5?238(1?c5)?16?2?269.91000?(UO2)?NAN(UO2)??2.23?1028M(UO2)所以，N(U5)?c5N(UO2)?5.49?1026(m)?3
(m?3) (m?3)
N(U8)?(1?c5)N(UO2)?2.18?1028N(O)?2N(UO2)?4.46?1028(m?3)
?a(UO2)?N(U5)?a(U5)?N(U8)?a(U8)?N(O)?a(O)?0.0549?680.9?2.18?2.7?4.46?0.00027?43.2(m?1)
?f(UO2)?N(U5)?f(U5)?0.0549?583.5?32.0(m?1)1-2.某反应堆堆芯由U-235,H2O和Al组成，各元素所占体积比分别为0.002,0.6和0.398，计算堆芯的总吸收截面(E=0.0253eV)。
解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：
?a(U5)?680.9b
由289页附录3查得，0.0253eV时：?a(Al)?1.5m?1,?a(H2O)?2.2m?1,M(U)?238.03,
?(U)?19.05?103kg/m3
可得天然U核子数密度N(U)?1000?(U)NA/M(U)?4.82?1028(m?3)
(m?1)
则纯U-235的宏观吸收截面：?a(U5)?N(U5)??a(U5)?4.82?680.9?3279.2总的宏观吸收截面：?a?0.002?a(U5)?0.6?a(H2O)?0.398?a(Al)?8.41-6
(m?1)
?PV??V??3.2?10?11
P2?107172????1.25?10m??3.2?10?115?3.2?10?11
1-12题
1000?106每秒钟发出的热量： E???3.125?109J
?0.32PT每秒钟裂变的U235：N?3.125?1010?3.125?109?9.7656?1019(个)
运行一年的裂变的U235：N'?N?T?9.7656?1019?365?24?3600?3.0797?1027(个) 消耗的u235质量：
(1??)N'(1?0.18)?3.0797?1027?2356 m??A??1.4228?10g?1422.8kg 23NA6.022?10E'1?109?365?24?360096需消耗的煤： m???3.3983?10Kg?3.3983?10吨 7Q0.32?2.9?101-10.为使铀的η＝1.7，试求铀中U-235富集度应为多少(E=0.0253eV)。
解：由18页表1-3查得，0.0253eV时：?a(U5)?680.9b,?f(U5)?583.5b,?a(U8)?2.7b
,v(U5)?2.416
由定义易得：??v(U5)??f?a?v(U5)N(U5)?f(U5)N(U5)?a(U5)?N(U8)?a(U8)
?N(U8)?N(U5)v(U5)?f(U5)(??a(U5)) <