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105年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：22850 全一張
（正面）
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）
一、政府決定核能電廠除役，有關除役的議題，請說明下列問題：
核能電廠除役與一般工廠拆除有何不同？要注意那些事情？（5分）
國際上對核能電廠的除役考慮輻射影響，分成那三種？並解釋之。臺灣採用那種
方式？（5分）
二、核子燃料在爐心停止運轉（shut down）後仍會產生餘熱，如果核子燃料在停止運轉
後的熱產生為下列公式：
])([065.0
)( 2.02.0
0
−− +−×= Ttt
PtP
)(
t
P：當時的餘熱（MW）； 0
P：運轉時的功率（MW）；t：停機後時間（sec）；
T：燃料運轉時間（sec）
假設一座反應器 1000 MW 運轉一年後停機：
請問餘熱的來源及停機後 1分鐘及 10 天後的餘熱各為多少？（10 分）
停機後 1分鐘至 10 天核子燃料所產生的熱，可以使 1000 m3 60℃的水升高多少溫
度？如會沸騰，請問會有多少 kg 水蒸發？（15 分）
（比熱：4200 J/kg-K；潛熱：2.26 MJ/kg）
三、核子燃料棒的燃料部分直徑為 1 cm，燃料棒護套是鋯合金，其厚度為 0.06 cm，燃料
棒長度為 370 cm，燃料中心線溫度為 1000℃，假設熱功率密度為 q’’’ = 200 W/cm3，
燃料的傳導係數為 kf = 2.8 W/m-K，護套之傳導係數為 kc =13 W/m-K，忽略燃料與護
套間的空隙，請問燃料棒護套的表面溫度？（20 分）
四、一座反應器之額定熱功率為 2775 MW(t)，裝置容量為 951 MW(e)，燃料束共有 157
束，每束燃料鈾平均重 423 kg，如果這週期至週期末共燃耗 23.1 GWD/MTU，請問
這週期反應器共發了多少度電？（10 分）
105年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：22850 全一張
（背面）
等 別：高考二級
類 科：核子工程
科 目：核工原理研究
五、假設 PWR 的燃料束的 k-inf = 1.38，M2（遷移面積，migration area）= 50 cm2，δ延
伸尺寸為延伸距離（extrapolated distance）加上反射體縮短（reflector saving）
δ = d + δr = 7.5 cm，燃料束大小為 20 cm × 20 cm，高度 4 m
反應器形狀 反應器尺寸 幾何曲度（buckling）
長方體 a × b × c（長寬高） [π/(a + 2δ)]2 + [π/(b + 2δ)]2 + [π/(c + 2δ)]2
圓柱體 半徑 R +高度 H [2.405/(R + δ)]2 + [π/(H + 2δ)]2
球體 半徑 R [π/(R + δ)]2
請估計：
一根 PWR 的燃料束之 keff？（5分）
需要多少根 PWR 燃料束才能達到臨界？（10 分）
六、
核能電廠是透過多重屏障的設計原理，縱使發生最嚴重的假想事故時，可將核分
裂產生的放射性物質重重包封，防止釋放至外界，危及民眾的安全。請說明核能
電廠設計了那些多重屏障防止放射性物質外洩至環境。（10 分）
何謂機率風險評估（Probabilistic Risk Analysis, PRA），請寫出風險（risk）的基本
公式？（5分）
請說明 PRA 的評估分為那三級？（5分）