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

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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

i

β

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(sec1);

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

) (sec1

λ

i 0.0124 0.0305 0.111 0.301 1.1 3.0

β

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/(cm2sec),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/(cm2sec) 降至103n/(cm2sec)所需時間。(15 分)

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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/(cm2sec)),能量為 E (MeV),對應此能量之槽壁線性衰減 係數為

μ

(cm1),能量吸收係數為

μ

e (cm1),能量吸收增建因子為Bx)= 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)

φ

0

數據

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參考文獻

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