103年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：22850 等 別： 高考二級
類 科： 核子工程
科 目： 核工原理研究
考試時間： 2 小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（正面）
一、請回答下列問題：（每小題 5 分，共 20 分）
何謂核子燃料的燃耗（Specific burnup）？
何謂 Reflector savings？並敘述反射體在爐心設計的效用。
何謂平均自由徑（Mean free path）？請從輻射與物質作用的角度敘述。
快中子反應器與熱中子反應器二者主要特質與差異？
二、除了α衰變之外，U-238 也會進行自發分裂（Spontaneous fission），其反應速率觀 察約為每克每 100 秒會有一次自發分裂，試估計此自發分裂對應的半衰期為何？是 否遠長於其α衰變的半衰期（4.47×109年）。（10 分）
三、下圖是一個 1000 MWe 核電機組過去一年的運轉歷程，1~9 月運轉在不同功率，最 後 10~12 月停機檢修，請估計該機組過去一年的表現，其 Capacity factor 與 Availability factor 分別為何？（10 分）
100%
80%
60%
20%
40%
3月 6月 9月 12月
功率
時間
四、考慮一個均質球型快中子反應器，半徑為 R，試寫出單群中子擴散理論的反應器 方程式？試利用此一方程式估計一個純 U-235 球的臨界半徑與臨界質量？假設鈾 的密度為 19.1 g/cm3，擴散係數 D=1/(3Σtr)，使用下列單群常數：σa=1.65 barn、
σtr=6.8 barn、η=2.2。（20 分）
五、單群中子擴散理論較適用於快中子反應器，通常至少需要二能群（一群快中子與一 群熱中子）來描述一個熱中子反應器的行為，試由二能群臨界方程式出發，推導所 謂 Modified 單群臨界方程式並敘述其意義。（20 分）
103年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：22850 等 別： 高考二級
類 科： 核子工程
科 目： 核工原理研究
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（背面）
六、假設一個無限大的中子反應器，在不考慮 delayed neutrons 的情況下，試推導 Reactor period (T) 與 Prompt neutron lifetime (lp) 的關係？一般輕水式反應器的 lp約 略為 10- 4秒，快中子反應器的 lp 約略為 10-7 秒，假想在臨界狀況下反應器有一個 Reactivity 變化 ρ = 0.1%，若原先反應器臨界運轉在 1 MW，請問 1 秒之後反應器的 功率預估為何，分別就輕水式反應器與快中子反應器來討論？此預測是否合理，原 因為何？（20 分）
