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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 U
235 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 U
235 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
1iiiCn
dt
dn
λ
β
ρ
ii
ii Cn
d
t
dC
λ
β
−
Λ
= 6,1=i
可得到反應度與週期之關係為：
∑
=+
+
Λ
=6
11
iPi
i
PT
T
λ
β
ρ
其中
=n中子數密度（ 3
cm/n）；
=Λ 瞬發中子產生時間（sec）；
=
i
β
第i群延遲中子分率；
∑
=
=6
1
ii
ββ
；
=
i
C第i群延遲中子母核數目密度（ 3
cm/nuclei ）；
=
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
)( 1−
sec
i
λ
0.0124 0.0305 0.111 0.301 1.1 3.0
i
β
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 )cm/(10 214 secn −，於 0t =秒時發生汽機跳脫造
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 )cm/(10 214 secn −
降至 )cm/(10 23 secn −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
全一張
（
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 )(
tcm 之反應爐壓力槽壁，入射至壓力槽內壁加馬
射線通量為 0
φ
()cm/( 2secphotons −)，能量為 E (MeV)，對應此能量之槽壁線性衰減
係數為 )cm( 1−
μ
，能量吸收係數為 )cm( 1−
e
μ
，能量吸收增建因子為
x
x
B
μ
μ
+= 1)( ，
已知槽壁材料之導熱率為 ))km/(( ⋅w
κ
，內壁溫度為 i
T(℃)，外壁溫度為 o
T(℃)，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）
0
φ