哈工程,核反應(yīng)堆熱工水利復(fù)習(xí)題

1、可轉(zhuǎn)換核素：由于能量大于1MeV以上的中子能夠引起鈾-238、釷-232轉(zhuǎn)化，所以稱這兩種核素為可裂變核素。鈾-238、釷-232可分別轉(zhuǎn)化為钚-239及鈾-233所以又稱它們?yōu)榭赊D(zhuǎn)化核素。核燃料：在反應(yīng)堆中使用的裂變物質(zhì)及可轉(zhuǎn)換物質(zhì)稱為核燃料。核燃料中必須是：1含有鈾-235、鈾-233、钚-239三種易裂變核素中的一種或兩種；2能夠產(chǎn)生裂變并釋放裂變能。易裂變核素：任何能量的中子都能引起核裂變的核素為易裂變核素，如鈾-235、鈾-233、钚-239三種核素。一次核燃料和二次再生核燃料:在三種易裂變核素中，由于鈾-235是存在于大自然礦物中的，所以叫一次核燃料；而鈾-233和钚-239是用人

2、工方法制造得到的，所以又稱為二次再生核燃料。鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)：當(dāng)中子與裂變物質(zhì)作用而發(fā)生核裂變反應(yīng)時，裂變物質(zhì)的原子核通常分裂為兩個中等質(zhì)量數(shù)的核（裂變碎片）。與此同時，還將平均地產(chǎn)生兩個以上的新的裂變中子，并釋放蘊藏在原子核內(nèi)部的核能。在適當(dāng)?shù)臈l件下，這些裂變中子又會引起周圍其他裂變同位素的裂變，如此不斷地繼續(xù)下去，這種反應(yīng)過程稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。反應(yīng)堆分類：按中子能量分：快中子堆、中能中子堆、慢中子堆；按形式分：非均勻堆、均勻堆；按燃料分：釷堆、濃縮鈾堆、天然鈾堆；按冷卻劑、慢化劑分：熔鹽堆、有機堆、沸水堆、壓水堆、重水堆、石墨氣冷堆、石墨冷水堆；按用途分：研究堆、生產(chǎn)動力堆、動力堆、生產(chǎn)堆。一

3、回路系統(tǒng)組成：反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主循環(huán)泵（即主冷卻泵）等設(shè)備及它們之間的管系組成；一回路系統(tǒng)功用：冷卻堆芯并帶出熱量；二回路系統(tǒng)組成：蒸汽發(fā)生器、汽輪機、冷凝水器、給水預(yù)熱器和給水泵等設(shè)備及它們之間的管系所組成。正常情況下：壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以通過穩(wěn)壓器的噴淋系統(tǒng)和電加熱系統(tǒng)維持回路中的工作壓力在整定值范圍內(nèi)波動；事故情況下：當(dāng)一回路壓力急劇升高時，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以使卸壓閥和安全閥自動啟動，將穩(wěn)壓器中的蒸汽分別排往卸壓箱和大廳，以實現(xiàn)超壓保護(hù)；當(dāng)穩(wěn)壓器壓力降低及水位上升超過整定值時，穩(wěn)壓器內(nèi)部的電加熱器開始加熱，使系統(tǒng)因加熱而升壓。容積控制系統(tǒng)作用：1調(diào)節(jié)冷卻劑中的硼濃度，控制堆反應(yīng)性的

4、慢變化2凈化冷卻劑3供給主泵軸封系統(tǒng)所需的軸封用水4向主冷卻劑內(nèi)加入適量的腐蝕抑制劑，以保持一回路水質(zhì)。電站總效率：額定功率下電站的總效率，是評價反應(yīng)堆熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑驒C械功完善程度的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，通常也稱為額定效率或毛效率。電站凈效率：額定功率下電站的凈電效率（或稱有效效率），是用來考慮包括電站自身能量消耗在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。船用堆與電站用堆區(qū)別：1初始參數(shù)選擇上的不同2堆結(jié)構(gòu)上的不同3輔助系統(tǒng)不同壓水堆本體組成：反應(yīng)堆壓力容器、堆芯、堆芯支撐結(jié)構(gòu)、控制棒驅(qū)動機構(gòu)等。反應(yīng)堆壓力容器的性能要求：1高強度2耐高溫腐蝕性3抗輻照。反應(yīng)堆壓力容器的作用：1放置放射性物質(zhì)外逸的第二道屏障2反應(yīng)堆壓力容器和一

5、回路管道是承受冷卻劑的重要壓力邊界3支撐和固定堆內(nèi)構(gòu)件，承受很大載荷。壓力容器可能的破裂方式：延性斷裂、脆性斷裂。壓力容器選材原則：1高度的完整性2適當(dāng)?shù)膹姸群妥銐虻捻g性3低的輻照敏感性4導(dǎo)熱性好5便于加工，成本低壓水堆堆芯組成：核燃料組件、控制棒組件、固體可燃毒物組件、阻力塞組件及中子源組件。堆芯設(shè)計要求：1堆芯功率分布應(yīng)盡量均勻，以便使堆芯鈾最大的功率輸出2盡量減少堆內(nèi)不必要的中子吸收材料，以提高中子經(jīng)濟(jì)性3有最佳的冷卻劑流量分配和最小的流動阻力4 堆內(nèi)構(gòu)件組成：堆芯下支撐結(jié)構(gòu)、堆芯上支撐結(jié)構(gòu)、堆內(nèi)測量裝置。堆內(nèi)構(gòu)件作用：1固定燃料組件，承受堆芯重量2保持燃料組件的定位以及燃料組件與控制棒

6、組件之間的對中，并保持控制棒的正常運動3分割冷卻劑流程并引導(dǎo)冷卻劑按規(guī)定的流程流動，以保證堆芯的流量分配4起到對中子和射線的屏蔽作用5引入和安裝堆內(nèi)測量裝置。反應(yīng)性控制方法：控制棒、硼酸、可燃毒物中子源：用于在臨界增殖之前就產(chǎn)生一個可測量的中子通量，以便檢測接近臨界時的中子增殖狀況，有初級中子源和次級中子源兩種。陶瓷核燃料：UO2優(yōu)點：1沒有同素異形體2熔點高3良好的耐腐蝕性4相容性好；缺點：1導(dǎo)熱性差2脆性較大3抗拉強度低4腫脹。 彌散型核燃料：定義：含裂變物質(zhì)的顆粒狀的彌散材料均勻的和非裂變基體材料混合后，經(jīng)粉末冶金壓制燒結(jié)后得到的核燃料；優(yōu)點：1裂變產(chǎn)物對基本材料的損害小2安全性高3傳熱

7、性能好；缺點:1鈾濃縮度高2加工工藝復(fù)雜。包殼作用：1保護(hù)核燃料不受化學(xué)腐蝕，冷卻劑侵蝕2包容裂變氣體和其他裂變產(chǎn)物3保持核燃料形狀包殼工作條件：1受中子強輻照2受高溫高速冷卻劑的腐蝕、侵蝕3裂變產(chǎn)物的腐蝕4承受熱、機械應(yīng)力對結(jié)構(gòu)材料的要求:1具有良好的核性能2良好的導(dǎo)熱性3相容性好4良好的機械性能5良好的抗腐蝕能力6良好的輻照穩(wěn)定性7易加工、成本低、便于后處理常用結(jié)構(gòu)材料：鋯合金、不銹鋼、鎳基合金不銹鋼：優(yōu)點：1對水、液態(tài)金屬、氣體有良好的耐腐蝕性2對快中子吸收截面低3價格低缺點：1熱中子吸收截面大2高溫水中容易被氧和鹵素腐蝕3高溫下鈾中子的脆化效應(yīng)冷卻劑定義：堆反應(yīng)堆堆芯進(jìn)行冷卻，并且把裂

8、變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的熱量帶出反應(yīng)堆的液體或氣體。冷卻劑要求：1中子吸收截面小，感生放射性小2良好的熱物性3粘度低、密度高4輻照穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好5相容性好6慢化能力要與堆型匹配7成本低、使用方便 常用冷卻劑材料：水、重水、鈉、氦氣水做冷卻劑的優(yōu)點：1良好的熱物性2價格低3使用方便4泵的功率低；缺點：1沸點低2高溫下，化學(xué)性（腐蝕性）強3存在沸騰臨界。重水優(yōu)點：1中子吸收截面非常低；缺點：成本很高。鈉的優(yōu)點：1極好的傳熱性2熔點低、沸點高3非常好的導(dǎo)電性（可用電磁泵）、流動性；缺點：1與水劇烈反應(yīng)2非常強的腐蝕性3熱中子吸收截面大4溫度梯度質(zhì)量遷移5自焊6反應(yīng)性正空泡效應(yīng)。停堆后為什么在相當(dāng)長的時間

9、內(nèi)還會釋熱：反應(yīng)堆運行了一段時間停堆后，由于緩發(fā)中子在一段不太長的時間內(nèi)還會引起裂變，而且裂變產(chǎn)物和輻射俘獲產(chǎn)物還會在很長的時間內(nèi)衰變，因而堆芯仍有一定的釋熱，這種現(xiàn)象稱為停堆后的釋熱。剩余功率有哪幾部分組成：1緩發(fā)中子引起的剩余功率2裂變產(chǎn)物產(chǎn)生的衰變熱3輻射俘獲產(chǎn)物的衰變熱。沸騰危機：元件包殼可能被燒毀的那個沸騰狀態(tài)或即DNB條件稱為沸騰危機。影響對流換熱的因素：1流動的原因，是自然對流換熱還是強制對流換熱2流動的狀態(tài)，是層流還是紊流3有無相變4流體的物理性質(zhì)5換熱表面形狀，幾何因素臨界熱流密度的影響因素：1冷卻劑質(zhì)量流密度2含氣率x3冷卻劑運行壓力4入口欠熱度5通道入口長度輸出功率極限值

10、影響因素：1燃料元件最高工作溫度2冷卻劑傳熱性能3熱工參數(shù)的選擇4堆芯功率分布熱管：在所有不利因素全部發(fā)生的情況下，致使其積分功率輸出最大，冷卻焓升最高，這種熱工狀態(tài)最不利的冷卻劑通道叫熱管；熱點：堆內(nèi)某一燃料元件表面熱流密度最大的點。堆芯熱流密度分布不均勻的原因：1中子通量分布不均勻2燃料核密度不均勻影響堆芯功率分布的因素：1燃料布置2控制棒3反射層4水汽空泡的影響5核燃料的自屏效應(yīng)降低核熱點因子、核熱管因子的方法：1利用不同的濃度的核燃料分區(qū)裝料2設(shè)置反射層3安裝控制棒和可燃毒物棒。降低工程熱點因子、工程熱管因子的方法：1合理確定有關(guān)部件的加工和安裝精度2精心進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和水利模擬實驗3加強