反應(yīng)堆工程學復習總結(jié)

1、學習好資料歡迎下載反應(yīng)堆工程學復習總結(jié)第一章1、反應(yīng)堆的分類：按用途分： 1）實驗堆， 2）生產(chǎn)堆， 3）動力堆按慢化劑和冷卻劑分：輕水堆、重水堆、石墨氣冷堆、鈉冷快堆等。2、動力反應(yīng)堆的類型 ：水冷堆（包括輕水堆和重水堆） 、氣冷堆和快中子增殖堆。3、壓水堆 ：作為冷卻劑的水始終保持在整體過冷狀態(tài)。壓水堆由堆芯、堆內(nèi)構(gòu)件、壓力容器及控制棒驅(qū)動機構(gòu)等部件組成。堆芯由核燃料組件、控制棒組件和啟動中子源組件等組成。4、沸水堆 ：作為冷卻劑的水在進入堆芯時是過冷的，流出堆芯的是水與飽和蒸汽的兩相混合物。沸水堆殼體內(nèi)裝有堆芯、堆內(nèi)支承結(jié)構(gòu)、汽水分離器、蒸汽干燥器和噴射泵等。5、沸水堆電廠與壓水堆電廠的

2、比較：（ 1）沸水堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生蒸汽， 承受的壓力只有壓水堆的 1/2，因此壓力容器的厚度可以減小。 但沸水堆功率密度較低， 且沸水堆壓力容器內(nèi)還放置汽水分離器、干燥器和噴射泵等設(shè)備， 致使壓力容器尺寸增大， 這兩個影響基本互相抵消。（ 2）沸水堆采用直接循環(huán)，系統(tǒng)比較簡單，回路設(shè)備少，且設(shè)備所承受的壓力較低，易于加工制造。尤其是省去了蒸汽發(fā)生器，減少了核電廠事故，使用效率提高，且沸水堆采用噴射泵循環(huán)系統(tǒng)， 使壓力容器開孔的直徑減少， 電廠失水事故的可能性及嚴重性降低。（ 3）沸水堆堆芯內(nèi)產(chǎn)生大量蒸汽，調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率比較方便。（ 4）沸水堆的比功率較小，因此雖然系統(tǒng)簡單，但總投資較壓水堆

3、略大。（ 5）由于沸水堆采用直接循環(huán)，給設(shè)計、運行、維修都帶來不便?？傊?，沸水堆和壓水堆各有其優(yōu)缺點，在技術(shù)上和經(jīng)濟上不相上下。6、重水堆： 使用天然鈾作燃料，利用率高，但卸料燃耗淺，卸料量大，消耗的結(jié)構(gòu)材料及后處理量都增加。 重水中子吸收截面小， 且慢化性能也比較好， 但重水價格昂貴，所以重水堆投資高。7、氣冷堆： 目前發(fā)展的主要氣冷堆是高溫氣冷堆（HGTR）。高溫氣冷堆的冷卻劑出口溫度高，熱效率較高，堆內(nèi)沒有金屬結(jié)構(gòu)材料，中子寄生俘獲少，轉(zhuǎn)換比高，每年所需補充的核燃料少。一般高溫氣冷堆都將堆芯、 氦氣鼓風機、蒸汽發(fā)生器等一回路設(shè)備布置在預應(yīng)力學習好資料歡迎下載混凝土反應(yīng)堆容器內(nèi)，減少了發(fā)生

4、冷卻劑喪失事故的可能性。8、快中子增殖堆： 堆內(nèi)不需慢化劑。利用快中子增殖堆可利用熱中子反應(yīng)堆積壓下來的大量低品位鈾礦。鈉冷快堆（ LMFBR ）：池式和回路式兩種。氣冷快中子增殖堆（ GCFR）9、下一代核電廠的要求：（ 1）電廠的安全必須與人的操作錯誤無關(guān)， （ 2）在任何情況下，電廠不會泄露出威脅人類和環(huán)境的放射性物質(zhì)， （3）電場的可靠性只能建立在單純的自然規(guī)律之上，而不依賴復雜的工程設(shè)計， （ 4）當故障發(fā)生時，電廠必須能夠自動停堆，（ 5）即使喪失冷卻劑，反應(yīng)堆堆芯也絕對不會熔化， （5）反應(yīng)堆必須對化學爆炸和著火不敏感。10、動力反應(yīng)堆的發(fā)展趨勢：（ 1）結(jié)合電網(wǎng)容量大小，發(fā)達國

5、家繼續(xù)發(fā)展大容量核電機組，以降低比投資。電網(wǎng)容量較小的國家或地區(qū)采用中小機組為宜。 （2）對非能動的安全性給予極大重視。（ 3）簡化設(shè)備和系統(tǒng)，提高標準化、模塊化程度，縮短建造周期。 （ 4）改善燃料循環(huán)，提高資源利用率，加強廢物管理。11、壓水堆電廠運行及事故工況分類：（ 1）工況正常運行，是指在啟動、調(diào)試、功率運行、換料、維護或檢修過程中所預計到的經(jīng)常性或定期出現(xiàn)的工況。 工況事件引起的物理參數(shù)變化不會達到觸發(fā)保護動作的閾值。（ 2）工況中等頻率事故，是指電廠在每年內(nèi)都可能發(fā)生的預計運行事件或一般事故。在工況 下最多要求反應(yīng)堆停堆，但采取校正措施后，即能恢復運行。（ 3）工況稀有事故，是指

6、在核電廠規(guī)定壽期內(nèi)可能會出現(xiàn)的頻率很低的事故。（ 4）工況極限事故，是指在核電廠規(guī)定期限內(nèi)預計不會發(fā)生的假象事故。這類事故可能會放出大量放射性物質(zhì)， 它代表了設(shè)計的極限情況， 使最嚴重的工況。在此工況下，釋放到周圍環(huán)境的放射性裂變產(chǎn)物不應(yīng)超過國家規(guī)定的劑量標準，不會對居民的健康和安全造成過度的危害。12、設(shè)計步驟 ：選型方案設(shè)計初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計施工設(shè)計。第二章反應(yīng)堆材料1、對核燃料的要求 ：（ 1）熱導率高（ 2）抗輻照能力強，以達到高的燃耗（3）學習好資料歡迎下載燃料的化學穩(wěn)定性好。燃料對冷卻劑有抗腐蝕能力。 （4）熔點高，且在低于熔點時不發(fā)生有害的相變。（5）機械性能好，易于加工。2、固體

7、核燃料分類 ：金屬型燃料、陶瓷型燃料和彌散型燃料。（ 1）陶瓷型燃料：優(yōu)點：抗輻照能力強，對裂變氣體包容量大，輻照下尺寸變化很小，因此能達到高的比燃耗；熔點高，高溫穩(wěn)定性好；具有極好的抗高溫水及鈉的腐蝕能力，與包殼的相容性好。缺點：導熱性能差 （代表：二氧化鈾，碳化鈾及氮化鈾等）（ 2）彌散型燃料：優(yōu)點：具有高的強度，導熱性好，耐冷卻劑腐蝕，可承受比合金燃料更高的燃耗。缺點：必須采用富集鈾。3、對慢化劑的要求 ：（1）中子吸收截面小，質(zhì)量數(shù)低，散射截面大（ 2）熱穩(wěn)定性及輻射穩(wěn)定性好（ 3）傳熱性能好（ 4）密度高（ 5）價廉易得。常用固體慢化劑：石墨、鈹及氧化鈹?shù)?；液體慢化劑為普通水和重水。

8、4、對冷卻劑性能的要求 與反應(yīng)堆類型有關(guān)，通常具有以下特性： （1）中子吸收和感生放射性?。?2）高的沸點和低的熔點（ 3）高的比熱，唧送功率低（ 4）熱導率大（ 5）有良好的熱和輻照穩(wěn)定性（ 6）和系統(tǒng)其他材料相容性好（ 7）價格便宜。常用的液態(tài)冷卻劑：輕水、重水及液態(tài)金屬鈉或納鉀合金等。氣態(tài)冷卻劑有：氦、二氧化碳等。5、對結(jié)構(gòu)材料的要求 隨反應(yīng)堆型式和反應(yīng)堆內(nèi)的具體用途而變化。常用的結(jié)構(gòu)材料有：（ 1）鋁、鎂及它們的合金（2）鋯在高溫下，鋯易與水或蒸汽發(fā)生鋯水反應(yīng)產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。鋯水反應(yīng)生成氫氣， 當鋯中含氫量超過溶解度時， 即以氫化鋯形式在晶界或晶面上析出，使鋯的脆性增加，即氫脆現(xiàn)象。（

9、3）不銹鋼（ 4）鎳基合金（價格較貴）（ 5）碳鋼（6）混凝土6、對控制材料的要求：有效地吸收多余中子，抗腐蝕，化學和尺寸穩(wěn)定性好；足夠的機械強度；良好的熱導性；價廉易得；容易加工。常用的控制材料：鉿、鎘、銀銦鎘、硼及稀有元素等。第三章反應(yīng)堆物理1、反應(yīng)堆物理設(shè)計準則：（ 1）在滿功率時，核功率峰因子和焓升核熱通道因子不得超過預先規(guī)定的設(shè)計學習好資料歡迎下載限值。（ 2）在熱態(tài)零功率和功率運行中，慢化劑溫度下屬和燃料溫度（多普勒）系數(shù)應(yīng)該是負值。（ 3）反應(yīng)性控制能在任何運行包括最大價值的一格控制棒組件卡于全提升位置（卡棒準則）工況下保證安全停堆。（ 4）裝備足夠的燃料以保證燃料循環(huán)卸料比燃耗

10、達到預定值，而燃料的最大比燃耗不超過設(shè)計限值。（ 5）為使燃料元件及一回路系統(tǒng)部件的承壓件不受破壞，由各種因素（如控制棒）所引入的最大反應(yīng)性速率不超過規(guī)定的限值。（ 6）堆芯對于總功率輸出具有固有的穩(wěn)定性；在恒定功率輸出情況下，堆芯如果發(fā)生空間氙振蕩，應(yīng)易于探測并有效地抑制。2、影響功率分布的因素：（ 1）反射層。堆芯周圍布置反射層展平了堆芯的中子注量率分布，堆芯的功率分布也趨于均勻。（ 2）燃料裝載及燃耗。通常采用燃料富集度非均一裝載方式。（ 3）控制棒。控制棒布置合理，可展平徑向中子注量率的分布。插入控制棒對軸向功率分布會帶來不利影響。（ 4）結(jié)構(gòu)材料和水隙。（ 5）溫度場。水的局部密度降

11、低使慢化能力減小。（ 6）燃料元件的自屏效應(yīng)。總之，堆芯功率分布十歲燃料裝載、 燃耗、控制棒布置及溫度反饋效應(yīng)等而變化的。而且由于在堆芯燃料循環(huán)壽期內(nèi)燃料的消耗和新核素的產(chǎn)生， 堆芯的功率分布不僅隨空間而且還隨時間而變化。3、熱流密度核熱點因子 （核功率峰因子） =堆芯最大局部功率密度 /堆芯平均功率密度。4、焓升核熱通道因子 =堆芯最大燃料棒功率 /堆芯平均燃料棒功率 =熱通道冷卻劑焓升 /平均通道冷卻劑焓升。5、燃耗：表示反應(yīng)堆所裝載的核燃料再運行過程中由于裂變而造成的消耗，通常以單位燃料裝載質(zhì)量所發(fā)出的能力（MWd/t ）作為燃耗的度量，成為比燃耗。6、裂變產(chǎn)物的中毒 ：隨著反應(yīng)堆的運行

12、，裂變產(chǎn)物不斷積累，有的裂變產(chǎn)物有很大的中子吸收截面， 會使中子的有害吸收增加， 使有效增殖系數(shù) keff 明顯地下降。裂變產(chǎn)物對反應(yīng)性的影響稱為中毒效應(yīng)。由圖 3.23 可知，當反應(yīng)堆啟動3040h，氙 -135 的產(chǎn)生率和消失率基本相同，濃度達平衡值。這時的中毒成為平衡中毒。學習好資料歡迎下載若反應(yīng)堆在高功率情況下運行一段時候見突然停堆， 則中子注量率就立刻下降到零，在高功率運行時氙 -135 主要依靠吸收中子而消失，停堆后氙 -135 依靠吸收中子而消失的條件已不存在， 只能通過自身衰變而消失。 另一方面碘 -135 衰變成氙 -135 有一段滯后時間， 即停堆后碘 -135 仍不斷衰變

13、而產(chǎn)生氙 -135。因此堆內(nèi)氙 -135 濃度增大，直到停堆后 10h 左右達最大值。這時，碘 -135 已經(jīng)衰變得差不多了，因而氙 -135 就以 9.2h 的半衰期進行衰變使其濃度減小， 大約經(jīng)過 50 70h才基本衰變完。在反應(yīng)堆突然停堆后氙毒積累的這段時間內(nèi)，由于氙濃度增加而反應(yīng)性下降。當氙毒積累達到最大值時，使反應(yīng)堆的反應(yīng)性達最低值，這種現(xiàn)象稱為“碘坑”在“碘坑”期間內(nèi)應(yīng)盡量避免反應(yīng)堆的重新啟動。7、反應(yīng)性系數(shù)（ 1）反應(yīng)性溫度系數(shù)具有負溫度系數(shù)的反應(yīng)堆具有內(nèi)在的穩(wěn)定性。1）燃料溫度系數(shù)。燃料溫度變化時，由于多普勒溫度展寬的變化，使得中子逃脫共振吸收概率變化。當溫度升高時，由于多普勒

14、效應(yīng)，共振吸收增加，逃脫共振吸收概率減小。燃料溫度系數(shù)是負的。 燃料溫度系數(shù)值的大小與燃料成分有關(guān)，因此隨燃耗而變化。2）慢化劑溫度系數(shù)在液體作慢化劑和冷卻劑的輕水堆中， 慢化劑溫度上升則密度下降， 單位體積內(nèi)原子核數(shù)目減少， 慢化能力降低， 使逃脫共振幾率減小， 導致負的慢化劑溫度系數(shù)。同時，由于慢化劑密度減小，擴散長度和中子年齡都增大，引起中子泄露增加，也是 keff 減小。雖然慢化劑密度減小， 會使熱中子利用系數(shù)略有增加，但這一貢獻與以上兩項比較起來要小。綜上所述，漫畫集溫度系數(shù)是負的。輕水堆中，慢化劑溫度系數(shù)一般要比燃料溫度系數(shù)約大一個量級。必須使初始熱態(tài)硼濃度限制在一定水平以下， 才

15、能保證運行溫度下慢化劑溫度系數(shù)保持負值。3）反應(yīng)性空泡系數(shù)4）反應(yīng)性功率系數(shù)5）反應(yīng)性壓力系數(shù)。8、反應(yīng)性控制（ 1）反應(yīng)性控制的任務(wù)： 1）啟動、停堆、改變功率； 2）補償過剩反應(yīng)性； 3）維持功率水平； 4）保證反應(yīng)堆安全（ 2）反應(yīng)堆控制方法及方式：方法：改變 keff方式： 1）改變核燃料含量； 2）改變中子慢化性能； 3）改變中子泄露損失； 4）學習好資料歡迎下載改變堆內(nèi)中子吸收（包括：控制棒、化學補償及固體可燃毒物）第五章堆內(nèi)熱量的產(chǎn)生與輸送1、兩相流的流型和形式流型與系統(tǒng)的壓力、 流量、含汽量、壁面的熱流量以及通道的幾何形狀和流動方位有關(guān)。在垂直向上流動的加熱通道中，一般可以分為

16、以下四種流型。（ 1）泡狀流：液相是連續(xù)相，汽相以小汽泡的形式彌散在液相中。其特點是汽泡的直徑比通道的直徑小得多， 不切斷通道截面。 這種流型一般發(fā)生在欠熱沸騰區(qū)和飽和沸騰低含汽量區(qū)。（ 2）塞狀流：通道中汽泡更多，小汽泡合并成大汽泡，使汽泡直徑接近通道直徑。這種流行實際上是泡狀流和環(huán)狀流的過渡狀態(tài)， 一般出現(xiàn)在飽和沸騰區(qū)的中等含汽量區(qū)。（ 3）環(huán)狀流：液相沿通道壁形成一個環(huán)狀連續(xù)流，液相中有小汽泡。汽相在通道中心部分以連續(xù)相流動。它只出現(xiàn)在過冷的穩(wěn)定膜態(tài)沸騰工況。（ 4）霧狀流：通道中汽相占了流體的絕大部分并且成了連續(xù)相，而液相以液滴形式彌散在汽相中。2、沸騰傳熱和臨界熱流密度無論是欠熱沸騰

17、或飽和沸騰， 按照傳熱面上的傳熱機理可分為： 泡核沸騰、過渡沸騰和膜態(tài)沸騰。當達到泡核沸騰（之前服從單相對流規(guī)律） 之后，傳熱系數(shù)增大， 隨著 Tw-Ts（壁溫 -飽和溫度）的增大，表面熱流密度很快增大。到 C 點時，由于加熱面上逸出的汽泡太多， 以致阻礙了液體的補充， 于是在加熱面上開始形成汽膜， 傳熱系數(shù)大幅度下降， 從而使傳熱性能惡化， 加熱面溫度驟升。 這種物理現(xiàn)象稱為沸騰臨界。這時便從泡核沸騰轉(zhuǎn)變到過渡沸騰。 這種工況下的加熱面熱流密度稱為臨界熱流密度（）。這樣的臨界熱流密度是在欠熱沸騰或含汽量較低的飽和沸騰工況下發(fā)生的，又稱“偏離泡核沸騰熱流密度” 。第六章流體動力學1、流體壓降：

18、1）等截面直通道壓降：提升壓降、加速壓降、摩擦壓降。2）局部壓降學習好資料歡迎下載2、流動不穩(wěn)定性（ 1）水動力不穩(wěn)定性：系統(tǒng)內(nèi)的流露會發(fā)生非周期性的漂移。輸入的熱流密度越大，這種現(xiàn)象越明顯。（ 2）并聯(lián)通道不穩(wěn)定性（ 3）流型不穩(wěn)定性發(fā)生在泡 -塞狀流轉(zhuǎn)變到環(huán)狀流的過渡狀態(tài)下出現(xiàn)。（ 4）動力學不穩(wěn)定性：又稱密度波不穩(wěn)定性。（ 5）熱振蕩第七章反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計1、熱工設(shè)計準則：（ 1）燃料芯塊內(nèi)最高溫度應(yīng)低于其相應(yīng)燃耗下的熔化溫度。（ 2）燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界。為保證燃料元件的完整性，在設(shè)計超功率及在可預計到的動態(tài)運行過程中，均不應(yīng)低于規(guī)定的限值。（ 3）必須保證正常運行工況下燃料元件和堆內(nèi)構(gòu)件能得到充分冷卻；在事故工況下能提供足夠的冷卻劑以排出堆芯余熱。（ 4）在穩(wěn)態(tài)和可預計的動態(tài)運行過程中，不允許發(fā)生流動不穩(wěn)定性。2、熱流密度工程熱點因子=堆芯熱點最大熱流密度 /堆芯標稱最大熱流密度3、焓升工程熱通道因子 =堆芯通道最大焓升 /堆芯標稱最大焓升。4、DNBR= 用公式計算得到的某點臨界熱流密度 /該點的實際熱流密度。整個堆芯中 DNBR 的最小值稱為最小偏離泡核沸騰比（也稱最小燒毀比）MDNBR 。第十一章燃料元件