反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計原理

1、反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計原理1第1頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二5.1 引 言反應(yīng)堆熱工設(shè)計的目標(biāo)設(shè)計一個既安全可靠又經(jīng)濟的輸熱系統(tǒng)熱工設(shè)計涉及面廣： 堆物理設(shè)計 元件設(shè)計（燃料元件） 結(jié)構(gòu)設(shè)計 控制系統(tǒng)設(shè)計 一回路系統(tǒng)設(shè)計 二回路系統(tǒng)設(shè)計2第2頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二就是在堆型和為進行熱工設(shè)計所必需的條件已經(jīng)確定的前提下，通過一系列的熱工水力計算和一二回路熱工參數(shù)的最優(yōu)選擇，確定在額定功率下為滿足反應(yīng)堆安全要求所必需的堆芯燃料元件的總傳熱面積、燃料元件的幾何尺寸以及冷卻劑的流速、溫度和壓力等，使堆芯在熱工方面具有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。反應(yīng)堆熱

2、工設(shè)計所要解決的具體問題5.1 引 言3第3頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二反應(yīng)堆熱工設(shè)計的前提(1) 根據(jù)所設(shè)計的堆用途和特殊要求選定堆型，確定所用的核燃料、慢化劑、冷卻劑和結(jié)構(gòu)材料等的種類(2) 反應(yīng)堆的熱功率、堆芯功率分布不均勻系數(shù)和水鈾比允許的變化范圍(3) 燃料元件的形狀、它在堆芯內(nèi)的布置方式以及柵距允許變化的范圍(4) 二回路對一回路冷卻劑熱工參數(shù)的要求(5) 冷卻劑流過堆芯的流程以及堆芯進口處冷卻劑流量的分配情況4第4頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二熱工設(shè)計的任務(wù)： 設(shè)計燃料組件 設(shè)計總傳熱面積 設(shè)計冷卻劑：溫度分布；壓力分布；流速

3、分布。熱工設(shè)計的過程： 方案設(shè)計 初步設(shè)計 施工設(shè)計5第5頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二5.2 反應(yīng)堆熱工設(shè)計準(zhǔn)則 概念：在設(shè)計反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)時，為了保證反應(yīng)堆運行安全可靠，針對不同的堆型，預(yù)先規(guī)定了熱工設(shè)計必須遵守的要求，這些要求通常就稱為堆的熱工設(shè)計準(zhǔn)則。內(nèi)容：燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界燃料元件芯塊最高溫度應(yīng)低于熔化溫度在穩(wěn)態(tài)額定工況時，要求在計算的最大熱力功率情況下，不發(fā)生流動不穩(wěn)定性。6第6頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二1.燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界 通常用DNBR來定量地表示這個限制條件，該準(zhǔn)則規(guī)定，在計算的最大熱功率下

4、，堆芯最小DNBR不應(yīng)低于某一限值。2.燃料元件芯快最高溫度小于限值對于二氧化鈾為燃料的壓水堆，該限值大多介于22002450oC之間（1.3。 對于堆運行的不同壽期，會有不同的MDNBR，在設(shè)計時要考慮這一點，保證在堆的整個運行壽期內(nèi)，在穩(wěn)態(tài)額定工況下的MDNBR仍然在設(shè)計準(zhǔn)則規(guī)定的范圍內(nèi)。50第50頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二熱管平均管0LDNBRq燃料元件表面熱流量和DNBR沿軸向變化示意圖51第51頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二 單通道模型 只要保證熱管的安全，而無需再繁瑣地計算堆內(nèi)其余元件和冷卻劑通道的熱工參數(shù)，就能保證堆芯其余燃

5、料元件的安全了，在反應(yīng)堆發(fā)展的早期，堆熱工設(shè)計采用熱管和熱點分析模型。子通道分析模型（可以確定出真正的熱管和熱點） 近年來隨著堆的設(shè)計、建造和運行經(jīng)驗的積累、計算模型的發(fā)展、實驗技術(shù)的提高和測量儀表的改進，提高計算可以得到真正的熱管所在的位置及其熱工參數(shù)；也可以得到燃料元件最高中心溫度和最高表面溫度的數(shù)值及其所在的位置。熱管和熱點分析模型52第52頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二5-1: 某水堆高3m，熱棒軸向熱流密度分布為 。座標(biāo)原點在堆芯中心平面上，求熱通道內(nèi)軸向熱點因子。5-2:已知： 求 =FSN？作業(yè)53第53頁，共55頁，2022年，5月20日，3點57分，星期二5-3: 已知反應(yīng)堆的棒狀元件包殼外徑的名義尺寸為 1.5263*10e-2m ，對已加工的一批元件進行檢驗，給出下列統(tǒng)計分布。試求對應(yīng)于極限誤差的燃料元件棒的直徑。組的序號 組內(nèi)的平