核反應堆熱工分析半期考試

1、.核反應堆熱工分析半期考試一、名詞解釋1、凈蒸汽產(chǎn)生點：流動欠熱沸騰中氣泡開始脫離加熱面，產(chǎn)生凈蒸汽的點，是單相流和兩相流的分界點；2、積分熱導率：考慮熱導率0 隨溫度變化的影響后，將熱導率0 對溫度積分作為一個整體進行計算，記為u (t) dt ，稱為積分熱導率；3、裂變能量的組成：裂變碎片的動能，裂變中子的動能，裂變或衰變而產(chǎn)生的射線能量及過剩中子引發(fā)的（n,r）反應，每次裂變的總能量約為 200Mev，其中裂變碎片的動能占絕大部分；4、膜態(tài)沸騰：在加熱面上，由于蒸汽的產(chǎn)生而形成了一層穩(wěn)定的蒸汽膜，主要通過加熱面的輻射和蒸汽對流想蒸汽傳熱，這樣的沸騰狀態(tài)稱為膜態(tài)沸騰；5、氣隙導熱模型：認為

2、燃料芯塊不發(fā)生變形與包殼接觸，燃料芯塊到包殼的傳熱是通過環(huán)形氣隙進行導熱傳熱，這樣燃料芯塊到包殼內(nèi)表面的物理模型稱為氣隙導熱模型；6、體積釋熱率：單位體積內(nèi)釋放的熱量；7、燃料的自屏效應：慢化劑中慢化的中子在輸運到燃料棒內(nèi)部時，會逐漸被鈾吸收，導致到達中心時中子通量低于燃料棒表面處的中子通量的現(xiàn)象；8、快速燒毀：在低含氣率下，由于氣泡的產(chǎn)生使加熱面上形成一層蒸汽膜，傳熱惡化，溫度上升，產(chǎn)生沸騰臨界，在此時若熱流密度繼續(xù)提高，則溫度會躍升到下一個穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰點，導致大的溫度飛.'.升，加熱面發(fā)生迅速燒毀。二、簡答題1、舉兩種比較常見的商業(yè)反應堆堆型，并簡述各種反應堆的基本特征及各參數(shù)的

3、相互關系答：壓水堆：使用熱中子譜，通過裂變反應產(chǎn)能，使用具有一定富集度的 UO2 芯塊作為燃料，用鋯合金作為包殼材料，冷卻劑與慢化劑均為水，用來冷卻堆芯，帶走 UO2 燃料的產(chǎn)熱，慢化中子，采用燃料棒式的柵格式燃料組件，堆芯結構為壓力殼式，需要停堆換料；重水堆：使用熱中子譜，通過裂變反應產(chǎn)能，使用天然鈾作為燃料，冷卻劑與慢化劑分離，重水冷卻慢化，使用較小的燃料棒，堆芯具用壓力管式的結構，能夠不停堆換料；2、討論反應堆停堆后的功率組成和特性，并討論如何保證停堆后核反應堆的安全答：停堆后的熱量來自于饒遼內(nèi)儲存的顯熱情，剩余中子引發(fā)的裂變以及裂變產(chǎn)物和中子俘獲產(chǎn)物的衰變；顯熱和剩余中子的裂變會在停堆

4、后較短時間內(nèi)消失，其后堆內(nèi)熱量主要取決于衰變熱， 衰變熱仍具有一定的量級， 需要足夠的冷卻以導出熱量；停堆后應保證有足夠的冷卻劑將堆內(nèi)余熱導出，余熱排出系統(tǒng)等系統(tǒng)和設備應能正常投入工作， 同時在設計上也應考慮反應堆具備一定自.'.然循環(huán)能力，增加主循環(huán)泵的轉(zhuǎn)動慣量，若是事故停堆，安注系統(tǒng)、應急柴油機等相應系統(tǒng)和設備應能及時啟動工作；3、簡述均勻裸堆的概念，并在均勻裸堆的假設下，給出堆芯的釋熱率分布答：不考慮反射層，外推距離等因素下，反應堆使用相同富集度的燃料采用均勻布置情況下的反應堆，稱為均勻裸堆；對圓柱形堆芯，其徑向為零階貝塞爾函數(shù)分布， 軸向為余弦函數(shù)分布，總釋熱率分布為：q(r

5、, z) qv,max J0(2.405 r ) coszRL其中 q(r , z) 為堆芯任一位置（ r,z）處的釋熱率， qv ,max 為堆內(nèi)最大體釋熱率；4、簡述控制棒、可燃毒物對核反應堆功率展平的影響答：控制棒能較快速的調(diào)節(jié)堆內(nèi)功率，使徑向功率得到展平，但加劇了軸向功率分布的不均勻性，并且在壽期末時，由于控制棒的提升，軸向上中子通量向堆芯頂部歪斜，不利于堆芯的熱工安全；可燃毒物對堆芯功率的展平是通過在中子通量密度比較高的區(qū)域插入一些吸收截面較高的可燃毒物，能夠在特定位置上展平堆芯的功率，可燃毒物吸收中子后的產(chǎn)物吸收截面較小，不會影響堆芯壽期；5、簡述棒狀燃料元件在反應堆正常運行條件下

6、冷卻劑、燃料包殼外表面及燃料芯塊中心溫度沿軸向分布的特點及簡要的燃料元件中心.'.溫度的計算關系式，并簡要討論造成這種分布的原因答：冷卻劑溫度 t f (z) ，燃料包殼外表面溫度 t cs(z) ，燃料芯塊中心溫度 tcs (z) 沿軸向分布如圖 1 所示：冷卻劑溫度沿軸向不斷升高，在中間高度時，升溫較快；燃料包殼外表面溫度在通道中點與出口之間出現(xiàn)最高溫度，芯塊中心溫度也會在中點與出口間出現(xiàn)最高溫度，但比包殼最高溫度點更靠近中間位置；t f ( z )z cs ,maxz o ,maxt cs ( z )t 0 ( z )圖 1 各溫度沿軸向分布冷卻劑溫度因為燃料包殼的不斷傳熱而溫度

7、上升，由于堆芯燃料釋熱分布加上溫差的減小而產(chǎn)生在靠近上部是冷卻劑溫度升高減緩；燃料包殼外表面溫度受冷卻劑溫度和膜溫差的共同影響，由于膜溫差沿冷卻劑通道中間大，兩端小，導致其最高溫度發(fā)生在中間與出口之間；芯塊中心溫度主要受芯塊、 包殼等溫度的溫差影響， 溫差的影響相對冷卻劑溫度影響比包殼外表面溫度更顯著，因此，溫度最大值點更靠近中心；燃料芯塊中心溫度的計算式：t0t fql ( 0) LResinzz( z) t f ,inWcp(0) cos2LReLRe其中：(0)f (0)c (0)g (0)u (0).'.三、計算題qdt1、解：由平板導熱dxq11dt374(100300)1.496106 ( w / m2 )（1）、dx5010 3（ 2）、 q2dt(100300)522dx36.35010 31.45210 ( w / m )2、解：可將圓管當成平壁處理R111.14910 4 ( m2 ?k / w)對流換熱熱阻：187001R21.510 33.916 10 6 (m2 ? k / w)導熱熱阻：383R3115.56