高考申論題
106年
[核子工程] 核能概論
第 二 題
📖 題組：
四、(一)何謂核能電廠爐心核燃料的都卜勒（Doppler）效應？（5 分）(二)輕水式核電廠的緩和劑空泡係數為負值的物理機制？（5 分）
四、(一)何謂核能電廠爐心核燃料的都卜勒（Doppler）效應？（5 分）(二)輕水式核電廠的緩和劑空泡係數為負值的物理機制？（5 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
輕水式核電廠的緩和劑空泡係數為負值的物理機制？（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應先點出「水（輕水）」在反應器中扮演「緩和劑」的角色。接著以物理因果鏈推導：功率/溫度上升 → 水沸騰產生空泡 → 水密度下降 → 中子減速能力變差 → 鈾-238共振吸收與中子漏失增加 → 熱中子減少、反應度下降，從而證明其負回饋機制。
小題 (一)
何謂核能電廠爐心核燃料的都卜勒（Doppler）效應？（5 分）
思路引導 VIP
本題測驗核反應器物理的核心安全機制。解題時應從「燃料溫度升高」出發，連結到「U-238原子核熱運動增加」，導致「共振吸收峰變寬（Doppler Broadening）」，最終點出其提供「立即的負反應度回饋」這項固有安全特性。
緩和劑空泡係數
💡 功率增加導致水密度下降，減速變差且漏失增加，進而抑制反應度。
🔗 空泡係數負回饋物理鏈
- 1 功率/溫度上升 — 反應器內水分受熱開始沸騰產生空泡。
- 2 緩和劑密度下降 — 單位體積內可供碰撞減速的氫原子減少。
- 3 減速變差與漏失 — 中子進入共振吸收區機率與向外漏失機率增加。
- 4 反應度下降 — 熱中子數量減少，連鎖反應受抑制回到穩定狀態。
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解此機制如何構成核子安全防禦中的「固有安全性」屏障。
