核反應(yīng)堆熱工分析半期考試

1、.核反應(yīng)堆熱工分析半期考試一、名詞解釋1、凈蒸汽產(chǎn)生點(diǎn)：流動(dòng)欠熱沸騰中氣泡開(kāi)始脫離加熱面，產(chǎn)生凈蒸汽的點(diǎn)，是單相流和兩相流的分界點(diǎn)；2、積分熱導(dǎo)率：考慮熱導(dǎo)率0 隨溫度變化的影響后，將熱導(dǎo)率0 對(duì)溫度積分作為一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算，記為u (t) dt ，稱(chēng)為積分熱導(dǎo)率；3、裂變能量的組成：裂變碎片的動(dòng)能，裂變中子的動(dòng)能，裂變或衰變而產(chǎn)生的射線能量及過(guò)剩中子引發(fā)的（n,r）反應(yīng)，每次裂變的總能量約為 200Mev，其中裂變碎片的動(dòng)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(guò)加熱面的輻射和蒸汽對(duì)流想蒸汽傳熱，這樣的沸騰狀態(tài)稱(chēng)為膜態(tài)沸騰；5、氣隙導(dǎo)熱模型：認(rèn)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(guò)環(huán)形氣隙進(jìn)行導(dǎo)熱傳熱，這樣燃料芯塊到包殼內(nèi)表面的物理模型稱(chēng)為氣隙導(dǎo)熱模型；6、體積釋熱率：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)釋放的熱量；7、燃料的自屏效應(yīng)：慢化劑中慢化的中子在輸運(yùn)到燃料棒內(nèi)部時(shí)，會(huì)逐漸被鈾吸收，導(dǎo)致到達(dá)中心時(shí)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(shí)若熱流密度繼續(xù)提高，則溫度會(huì)躍升到下一個(gè)穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰點(diǎn)，導(dǎo)致大的溫度飛.'.升，加熱面發(fā)生迅速燒毀。二、簡(jiǎn)答題1、舉兩種比較常見(jiàn)的商業(yè)反應(yīng)堆堆型，并簡(jiǎn)述各種反應(yīng)堆的基本特征及各參數(shù)的

3、相互關(guān)系答：壓水堆：使用熱中子譜，通過(guò)裂變反應(yīng)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(lái)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(jié)構(gòu)為壓力殼式，需要停堆換料；重水堆：使用熱中子譜，通過(guò)裂變反應(yīng)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(jié)構(gòu)，能夠不停堆換料；2、討論反應(yīng)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(yīng)堆的安全答：停堆后的熱量來(lái)自于饒遼內(nèi)儲(chǔ)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(huì)在停堆

4、后較短時(shí)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(jí)， 需要足夠的冷卻以導(dǎo)出熱量；停堆后應(yīng)保證有足夠的冷卻劑將堆內(nèi)余熱導(dǎo)出，余熱排出系統(tǒng)等系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)能正常投入工作， 同時(shí)在設(shè)計(jì)上也應(yīng)考慮反應(yīng)堆具備一定自.'.然循環(huán)能力，增加主循環(huán)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，若是事故停堆，安注系統(tǒng)、應(yīng)急柴油機(jī)等相應(yīng)系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)能及時(shí)啟動(dòng)工作；3、簡(jiǎn)述均勻裸堆的概念，并在均勻裸堆的假設(shè)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(yīng)堆使用相同富集度的燃料采用均勻布置情況下的反應(yīng)堆，稱(chēng)為均勻裸堆；對(duì)圓柱形堆芯，其徑向?yàn)榱汶A貝塞爾函數(shù)分布， 軸向?yàn)橛嘞液瘮?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(jiǎn)述控制棒、可燃毒物對(duì)核反應(yīng)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(shí)，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(duì)堆芯功率的展平是通過(guò)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(huì)影響堆芯壽期；5、簡(jiǎn)述棒狀燃料元件在反應(yīng)堆正常運(yùn)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(diǎn)及簡(jiǎn)要的燃料元件中心.'.溫度的計(jì)算關(guān)系式，并簡(jiǎn)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(shí)，升溫較快；燃料包殼外表面溫度在通道中點(diǎn)與出口之間出現(xiàn)最高溫度，芯塊中心溫度也會(huì)在中點(diǎn)與出口間出現(xiàn)最高溫度，但比包殼最高溫度點(diǎn)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?yàn)槿剂习鼩さ牟粩鄠鳠岫鴾囟?/p>

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(dǎo)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(duì)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(diǎn)更靠近中心；燃料芯塊中心溫度的計(jì)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(jì)算題qdt1、解：由平板導(dǎo)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(dāng)成平壁處理R111.14910 4 ( m2 ?k / w)對(duì)流換熱熱阻：187001R21.510 33.916 10 6 (m2 ? k / w)導(dǎo)熱熱阻：383R3115.56