高考申論題
108年
[核子工程] 核工原理
第 一 題
📖 題組:
請回答下列問題: (一)列舉中子與原子核作用之三種截面(cross section)。(5 分) (二)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) (三)說明核反應截面積(Nuclear reaction cross section)之督普勒效應(Doppler Effect)。(5 分) (四)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)
請回答下列問題: (一)列舉中子與原子核作用之三種截面(cross section)。(5 分) (二)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) (三)說明核反應截面積(Nuclear reaction cross section)之督普勒效應(Doppler Effect)。(5 分) (四)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)
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
列舉中子與原子核作用之三種截面(cross section)。
思路引導 VIP
看到此題應直接聯想中子進入反應器後與燃料或緩和劑發生交互作用的基本物理分類。將交互作用大分為「散射」與「吸收」,再將吸收細分為「捕獲」與「分裂」,從中挑出最核心的三種截面搭配代號進行條列定義即可。
小題 (二)
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。
思路引導 VIP
本題重點在於描繪 U-235 總截面隨中子能量變化的三個典型區域。考生應立即聯想標準的中子截面能量分布圖,並依序寫出「熱中子區(1/v 定律)」、「共振區(尖峰)」與「快中子區(平緩下降)」的物理特徵。
小題 (三)
說明核反應截面積(Nuclear reaction cross section)之督普勒效應(Doppler Effect)。
思路引導 VIP
看到「核反應截面積的督普勒效應」,應立刻聯想到「燃料溫度」與「靶核熱運動」。答題時需點出中子與原子核相對速度改變導致的「共振峰變寬(Resonance Broadening)」,並說明其如何增加中子共振吸收機率(降低共振逃逸機率)。
小題 (四)
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。
思路引導 VIP
看到這題,首先應聯想到「督普勒效應(Doppler Effect)」在反應器物理中對應的是「燃料溫度係數」。接著結合壓水式反應器(PWR)的運轉,論述其如何透過 U-238 的共振吸收變寬來引入「負反應度」,並強調這是反應器最關鍵的固有安全機制(Inherent Safety)。