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106年公務人員高等考試三級考試試題 代號：26170 全一頁
類 科：核子工程
科 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，須詳列解答過程。
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。
（請接背面）
一、請回答下列問題：
試闡述中子與物質作用之共振捕獲（resonance capture）現象及其與燃料溫度及核
能安全的關係。（10 分）
臺灣的核能電廠採用水冷式反應器，請詳述反應器中，水與中子各種可能的作用
及其與溫度或空泡變化的關係。（10 分）
二、用過核子燃料的管理需要考慮衰變熱。已知一個核分裂反應後，其各種分裂產物放
出之 β-射線約等於 3.8*10-6t-1.2 β-rays/s，γ-射線約等於 1.9*10-6t-1.2 γ-rays/s；其中 β-射
線的平均能量約為 0.4 MeV，而 γ-射線約為 0.7 MeV。若一燃料束以 Po MW 的功率
運轉 T天，試決定此一燃料束停止運轉 t天後的衰變熱功率。假設每次核分裂反應放
出約 200 MeV 的熱能，1 MeV = 1.602*10-13 J。（15 分）
三、請回答下列問題：
試以暫態單群中子擴散方程式解，說明核反應器臨界條件為幾何曲度（geometrical
buckling）等於材料曲度（material buckling）。（10 分）
考慮一個裸圓柱體核反應器（半徑 R，高度 H，且均遠大於中子外插距離
（extrapolation distance）），試求解單群穩態中子擴散方程式，並決定反應器臨界時
之中子通率分布及其曲度。已知 Jo(x) = 0 的第一個根為 2.405。（15 分）
四、有一燃料棒其燃料丸半徑為 rF，護套外徑為 rC。若燃料的體積熱產生率為 q(W/m3)
且為均勻分布，燃料與護套間的接觸熱阻（thermal contact resistance）為 Rc(m2K/W)，
護套表面與冷卻劑之間的熱傳遞係數為 h(W/m2K)，冷卻劑溫度為 Ta
，燃料與護套之
導熱度分別為 kF與kC(W/mK)。
試決定穩態時燃料棒中心的溫度。（20 分）
請闡述燃料棒體積熱產生率與中子通率之關係。（5分）
五、試闡述下列放射線與物質可能的作用：
α-射線。（4分）
β-射線。（4分）
γ-射線。（7分）