原子力エネルギー工学特論レポート(2)

問題

• 問題1
  内径a、外径bの被覆管に覆われた燃料棒の軸方向に流れるガス冷却材を考える。 冷却材チャンネルの長さをL、チャンネル軸に沿ってz座標をとり、入口をz=-L/2とする。
  (a)　被服材の表面熱流束密度は、中性子束や発熱密度(あるいは断面積分した発熱線密度)と同じ z依存性を持ち、q(z)=q₀ cos (πz/L_e) と表わされるとする。ここで、L_eは中性子の外挿距離を含めた 燃料棒の長さである。1チャンネルでの総発熱量をPとすると、チャンネル中央での 熱流束密度q₀はどのような式で表わされるか？
  (b)　チャンネルに沿ってdz移動したときの冷却材温度T_fの増分は、 c w dT_f = 2 π b q(z) dzを満足する。 ここで、cは冷却材の比熱、wは質量流量である。 T_f(z)の関数形を求めよ。
  (c)　被服材表面での熱伝達係数αが一様だとすると、 T_s - T_fはq(z)と同じ関数形を持つ。 この時、 T_s(z)の関数形を求めよ。
  (d)　前問の結果を用いて、 T_sが最大となるzを求め、これが正の値を取ることと その値が、冷却量及び熱伝達量とともにどのように変化するかを 論じよ。

• 問題2
  ウラン235に比べてウラン238は高速中性子によってのみ 核分裂する。その理由を簡潔に説明せよ。

注意

友人にヒントなどを教えてもらうことは構わないが、必ず自分で考えた 結果を提出すること。極端に類似の(丸写しの)レポートがあれば、全て0点と 評価するので注意すること。

レポート受付は原則月曜1コマの授業終了時とする。 最終提出期限は6月末とする。それ以前の提出も歓迎する。