104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：21950 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。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
（請接背面）
全一張
（正面）
一、請繪出235U的分裂作用截面（fission cross section）與中子能量的變化圖（中子能 量由 0.001 eV 至 10 MeV）。（5 分）
如
η
定義為核燃料每吸收 1 個中子後所釋放的中子數目，請繪出235U的η
值與中 子能量的變化圖。（5 分）請由前 2 圖敘述 Thermal reactor 與 Fast reactor 在設計上的特性。（10 分）
二、求解六延遲中子群點中子動態方程式：
∑
=Λ +
= − 6
1 i
i iC dt n
dn
ρ β λ
i i i
i n C
dt
dC
β
−λ
= Λ i =1,6 可得到反應度與週期之關係為：
∑
= + Λ += 6
11
i i P
i
P T
T
β λ
ρ
其中=
n 中子數密度（n/cm3）；
=
Λ 瞬發中子產生時間（sec）；
i =
β
第 i 群延遲中子分率；∑
== 6
1 i
β
iβ
；i =
C 第 i 群延遲中子母核數目密度（nuclei/cm3）；
i =
λ
第 i 群延遲中子母核衰變常數（sec−1）；ρ
=反應度；P =
T 反應器週期（sec）。
延遲中子母核衰變常數及延遲中子分率如下表：
i 1 2 3 4 5 6
) (sec−1
λ
i 0.0124 0.0305 0.111 0.301 1.1 3.0β
i 0.00021 0.00141 0.00127 0.00255 0.00074 0.00027已知反應器穩態運轉於熱中子通量1014n/(cm2 −sec)，於t = 秒時發生汽機跳脫造0 成反應器急停，請利用上述反應度與週期之關係，估算中子通量由1014n/(cm2 − sec) 降至103n/(cm2 − sec)所需時間。（15 分）
104年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：21950 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）
三、考慮含鈾燃料及緩和劑之異質及均質兩個反應器系統，請分別寫出熱利用因子
（thermal utilization factor）之計算式，並定義各項參數。（10 分）
請利用此二計算式解釋在同樣組成下（即兩系統有相同鈾燃料原子數與相同緩和 劑原子數），異質反應器系統之熱利用因子較均質反應器小。（10 分）
四、壓水式反應器運轉於額定功率時，緩和劑溫度係數為負，請說明下列運轉條件改變 對緩和劑溫度係數之影響。（每小題 5 分，共 15 分）
反應器冷卻水運轉壓力提高。
反應器冷卻水運轉溫度提高。
反應器冷卻水硼酸濃度提高。
五、如下圖所示，以平板近似厚度為t cm 之反應爐壓力槽壁，入射至壓力槽內壁加馬( ) 射線通量為
φ
0( photons/(cm2 − sec))，能量為 E (MeV)，對應此能量之槽壁線性衰減 係數為μ
(cm−1)，能量吸收係數為μ
e (cm−1)，能量吸收增建因子為B(μx)= 1+ μx， 已知槽壁材料之導熱率為κ(w/(m⋅k))，內壁溫度為T (℃)，外壁溫度為i To(℃)，請 寫出用於求解壓力槽壁 x 方向溫度分布之一維穩態熱導方程式，列出邊界條件並確 認單位一致（不必解出）。（15 分）六、請繪出沸騰曲線圖（boiling curve），並標示各區域的熱傳特性。（10 分）
以沸騰曲線圖說明臨界熱通率（critical heat flux）對於核燃料安全的重要性。（5 分）
