108年公務人員高等考試三級考試試題 類科:核子工程

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108年公務人員高等考試三級考試試題

科:核子工程 目:核工原理

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。

本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。

代號:27070 頁次:2-1

一、從實務應用之觀點:(每小題 10 分,共 20 分)

說明研究用反應器與發電用反應器爐心最佳化設計目標之特色。

請將兩者爐心技術規格之差異依下列格式作答於申論試卷上,否則不 予計分。

燃料 冷卻劑 最高中子

通量範疇

額定功率 範疇 濃縮度 化合物 溫度 壓力 n‧cm-2s-1 MW 研究用途

發電用途

二、請解釋 K、 Keff及 Keff/K之意涵,並寫出四因子公式(four-factor formula)及各因子之物理意義。(~子題各 3 分,子題 8 分,

共 20 分)

三、請回答下列問題:

列舉中子與原子核作用之三種截面(cross section)。(5 分)

以 U-235 為例說明在分裂快中子與熱中子能譜間,中子與 U-235 原子 核作用總截面與中子能量之依存關係。(5 分)

說明核反應截面積(Nuclear reaction cross section)之督普勒效應

(Doppler Effect)。(5 分)

並以壓水式反應器為例,說明督普勒效應與核反應器運轉之關係。(10 分)

四、請說明:

核融合與核分裂等核反應釋出能量之機制。(5 分)

可控制的核分裂連鎖反應(chain reaction)之條件。(5 分)

假設一個反應爐,爐心平均熱功率密度為 100kW/Litter、核燃料每個 核分裂反應平均釋出 200MeV 能量(1MeV=1.6x10-13 J),燃料密度為 10g/cc,U-235 濃縮度為 5%,U-235 之分裂截面積為 500barns,請問 爐心之平均中子通量?(10 分)

以上述爐心平均功率運轉 100 天,假設爐心燃料平均密度為 2g/cc,請 問燃料之平均燃耗(MWD/MT)為多少?(5 分)

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代號:27070 頁次:2-2

五、請說明下列與中子作用相關材料特性之定義及物理意義:(每小題 2 分,

共 10 分)

 Mean free path

 Diffusion Length

 Slowing Down Length

 Migration Length

在均質反應爐心之設計,上述、、三種特性,何者與臨界體積 大小之關係最密切?

數據

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參考文獻

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