《核反应堆热工分析》复习资料大全

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第一章 绪论（简答）1. 核反应堆分类： 按中子能谱分 快中子堆、热中子堆按冷却剂分分轻轻水堆(压水堆堆,沸水堆堆)、重水水堆、气气冷堆、钠钠冷堆按用途分研研究试验验堆:研究中中子特性性、生产产堆: 生产易易裂变材材料、动动力堆:发电舰舰船推进进动力2.各种反反应堆的的基本特特征:3.压水堆堆优缺点点：4.沸水堆堆与压水水堆相比比有两个个优点：第一是是省掉了了一个回回路，因因而不再再需要昂昂贵的蒸蒸汽发生生器。第第二是工工作压力力可以降降低。为为了获得得与压

2、水水堆同样样的蒸汽汽温度，沸沸水堆只只需加压压到约772个大大气压，比比压水堆堆低了一一倍。 5.沸水堆堆的优缺缺点：6.重水堆堆优缺点点：优点点： 中子利利用率高高（主要要由于DD吸收中中子截面面远低于于H） 废料中中含2335U极极低，废废料易处处理 可将2338U 转换成成易裂变变材料 2338U + n 2399Pu 2399Pu + nn A+BB+n+Q(占占能量一一半)缺点： 重水初初装量大大，价格格昂贵 燃耗线线（80000100000兆兆瓦日T（铀）为为压水堆堆1/33） 为减少少一回路路泄漏（因因补D22O昂贵贵）对一一回路设设备要求求高7.高温气气冷堆的的优缺点点：优点点

3、： 高温，高高效率（750850，热效率40） 高转换换比，高高热耗值值（由于于堆芯中中没有金金属结构构材料只只有核燃燃料和石石墨，而而石墨吸吸收中子子截面小小。转换换比0.85， 燃耗100万兆瓦瓦日/TT（铀） 安全性性高 （反应应堆负温温度系数数大，堆堆芯热容容量大，温温度上升升缓慢，采采取安全全措施裕裕量大） 环环境污染染小（采采用氦气气作冷却却剂，一一回路放放射性剂剂量较低低，由于于热孝率率高排出出废热少少） 有综合合利用的的广阔前前景（如如果进一一步提高高氦气温温度 9000时可直直接推动动气轮机机；110000时可直直接推动动气轮机机热热效效率大于于50；1000012000时可

4、直直接用于于炼铁、化化工及煤煤的气化化） 高温氦氦气技术术可为将将来发展展气冷堆堆和聚变变堆创造造条件8.钠冷快快堆的优优缺点：优点： 充分利利用铀资资源 2339Puu + n A+B2.66个n 2238UU + 1.6个n 1.66个2399Pu （消耗耗一个中中子使11.6个个2388U 转转换成2239PPu ） 堆芯无无慢化材材料、结结构材料料，冷却却剂用量量少 液态金金属钠沸沸点为8895堆出口口温度可可高于5560 缺点： 快中子子裂变截截面小，需需用高浓浓铀（达达333） 对冷却却剂要求求苛刻，既既要传热热好又不不能慢化化中子，Na是首选材料，Na是活泼金属，遇水会发生剧烈化

5、学反应，因此需要加隔水回路9.各种堆堆型的特特点、典典型运行行参数第二章 堆堆芯材料料选择和和热物性性（简答答）1.固体核核燃料的的5点性性能要求求：教材材14页页2.常见的的核燃料料：金属属铀和铀铀合金、陶陶瓷燃料料、弥散散体燃料料3.选择包包壳材料料，必须须综合考考虑的77个因素素：包壳壳材料的的选择中子吸收截截面要小小 热导率要大大 材料相容性性要好 抗腐蚀性能能 材料的加工工性能 材料的机械械性能 材料的抗辐辐照性能能 只有很少的的材料适适合制作作燃料包包壳，铝铝、镁、锆锆、不锈锈钢、镍镍基合金金、石墨墨。目前前在压水水堆中广广泛应用用的是锆合合金包壳壳。4.常见的的包壳材材料：锆锆合

6、金、不不锈钢和和镍基合合金5.选择冷冷却剂要要考虑的的7个要要求：冷冷却剂应应有良好好的导热热性能和和小的中中子吸收收截面，它它与结构构材料应应有良好好的相容容性。冷冷却剂的的化学稳稳定性要要好，能能在较高高的温度度下工作作，以获获得较高高的热效效率，价价格应该该便宜，使使用安全全。有时时冷却剂剂和慢化化剂用同同一种物物质。冷冷却剂将将堆芯热热量带出出堆外以以供利用用，本身身被冷却却返回堆堆内重新新循环6.常见的的冷却剂剂：水和和重水、钠钠、氦气气7.选择慢慢化剂要要考虑的的要求及及常见的的慢化剂剂：教材材24-25页页第三章 反反应堆稳稳态工况况下的传传热计算算（简答答+计算算）1.计算:

7、传热热计算（热热传导的的计算：傅里叶叶定律） 注：掌握无无内热源源情况 傅傅立叶定定律： ddT q = kk ddx k为导热系系数，WW/m。它反反映了该该种物质质导热能能力的强强弱。kk金属 k液 k气例题1 一块厚厚度50 mm的的平板，两两侧表面面分别维维持在ttw1=3000，tw22=1000 ，试求求下列条条件下通通过单位位截面积积的导热热量：（1）材料为铜，导热系数k374 W(m.K)；(2)材料为钢，导热系数k 36.3W(mK)。解答：根据傅立叶叶定律 （1）材料料为铜， k374 W(m.K)代入得：（2）材料料为钢， k36.3 W(m.K)代入得：牛顿冷却公公式：

8、 q = a ( twtf ) （aa为对流流换热系系数，WW/m22）例题2： 在一次次测定空空气横向向流过单单根圆管管的对流流换热试试验中，得得到下列列数据：管壁平平均温度度tw69，空气气温度ttf20，管子子外径dd=144mm，加加热段长长80mmm，输输入加热热段的功功率为88.5WW。如果果全部热热量通过过对流换换热传给给空气，试试问此时时的对流流换热表表面传热热系数为多大大?解答：根据据牛顿冷冷却公式式： 例题3 对一台台氟里昂昂冷凝器器的传热热过程作作初步测测算得到到以下数数据：管管内水的的对流换换热表面面传热系系数1=887000 W(m22K)，管外外氟里昂昂蒸气凝凝结换

9、热热表面传传热系数数2=118000 W(m22K)，换热热管子壁壁厚=1.5mmm，管子子材料为为导热系系数k3833W(mK)的的钢。试试计算：三个环环节的热热阻及冷冷凝器的的总传热热系数；欲增强强传热应应从哪个个环节入入手?分析时时可把圆圆管当成成平壁处处理。解答： 水侧换换热热阻阻管壁导热热热阻蒸气凝结热热阻 冷凝器的总总传热系系数：2.教材558页：当量直直径的计计算3.影响堆堆芯功率率分布的的因素有有哪些及及分别怎怎样影响响的？ （教材材31页页）答：燃料布布置、控控制棒、水水隙及空空泡对功功率分布布的影响响 4.什么是是热管因因子？ (教材材35页页)5.教材442页qql、qq

10、、qvv的物理理意义6.导热、放放热、输输热分别别指什么么？各遵遵循什么么定律？ （教教材422-499页）7.积分热热导率的的概念 （教教材588页）第四章 反应应堆稳态态工况下下的水力力计算1.稳态工工况下水水力计算算的3个个任务 （教材材83页页）2.稳态水水力计算算基本方方程：质质量守恒恒方程式式连续性性方程、动动量守恒恒方程（教教材844页）- 质量守守恒方程程式连续性性方程 也就是 VA常常数 =W，我我们把WW称为质质量流量量，单位位kg/s。在流动计算算中，通通常在某某一段流流道中，流流通截面面是不不变的（例例如在直直径不变变的一段段圆管内内流动），则则 V=常数数我们称称，为

11、为质量流流速，单单位为kkg/mm2ss，所以以在等截截面的流流道中，得得 G=常数数 动量守恒方方程式 根据作用于于微元体体上的力力应该等等于其动动量变化化的原理理，可得得 展开上式，并并略去微微分相乘乘量，可可得- 如如果流通通截面不变，则则上式可可写为： 上式就是单单相流体体一维流流动的动动量守恒恒方程式式，式中中Uh为微微元体的的周界长长度，为壁面面剪切应应力。能量守恒方方程式 同样对上式式微元体体考虑能能量平衡衡，可得得令内能的变变化dUU可以写写成dUU=dqq+dFF-pddv，式式中，ddF为不不可逆的的摩擦损损失。当当微元体体对外不不作功，即即dW=0，则则能量平平衡式可可写

12、为：或上式即单相相流体一一维流动动的能量量守恒方方程式，即即单相流流体流动动中，动动量守恒恒方程式式和能量量守恒方方程式是是相同的的，同时时可得，必必须- 动量量守恒方方程和能能量守恒恒方程还还可表示示成：,称为摩摩擦压降降梯度；，称为提提升（或或重位）压压降梯度度；，称为加加速压降降梯度。所以，流体体在流道道中流动动，且流流道内无无局部阻阻力件时时，总的的流动压压降由摩摩擦压降降、提升升压降和和加速压压降组成成。3.两相流流：两个个物相在在同一个个系统内内一起流流动称为为两相流流。4.含汽量量和空泡泡份额 （掌掌握教材材1055页 44-511、4-52 式）5.一回路路内的流流动压降降 （

13、教教材1118页 分段段计算）6.堆芯冷冷却剂流流量分配配不均匀匀的4个个原因 （教教材1118页）7.自然循循环的基基本概念念： 若若回路中中流体的的循环流流动是依依靠回路路中流体体本身的的密度差差所产生生的驱动动压头作作为推动动力，这这样的流流动称为为自然循循环流动动。 （研研究教材材1211页图44-200，图44-211）8.课后习习题：4-1: 某一传传热试验验装置，包包括一根根由1.2m长长内径是是13mmm的垂垂直圆管管组成的的试验段段。水从从试验段段顶部流流出，经经过一个个90度弯弯头后进进入1.5m长长的套管管式热交交换器，假假设热交交换器安安装在水水平管道道的中间间部分，水

14、水在管内内流动，冷冷却水在在管外逆逆向流动动。热交交换器的的内管以以及把试试验段、热热交换器器、泵连连接起来来的管道道均为内内径为225mmm的不锈锈钢管。回回路高33m，总总长188m，共共有四个个弯头。在在试验段段的进出出口都假假设有突突然的面面积变化化。回路路的运行行压力是是1600巴，当当2600的水以以5m/s的速速度等温温流过试试验段时时，求回回路的摩摩擦压降降。若试试验段均均匀加热热，使试试验段的的出口温温度变为为3000，回路路的压降降又是多多少？假假定这时时热交换换器内管管的平均均温度比比管内水水的平均均温度低低40。4-2: 某沸水水反应堆堆冷却剂剂通道，高高1.88m，运

15、运行压力力为488巴，进进入通道道的水的的过冷度度为133，离开开通道时时的含汽汽量为00.066，如果果通道的的加热方方式是：1）均匀匀的和22）正弦弦的（坐坐标原点点取在通通道的进进口处），试试计算它它的不饱饱和沸腾腾段高度度和饱和和沸腾段段高度（忽忽略过冷冷沸腾段段和外推推长度）。4-3: 设有一一个以正正弦方式式加热的的沸腾通通道（坐坐标原点点取在通通道的进进口处），长长3.66m运行行压力883巴，不不饱和沸沸腾段高高度为11.2mm，进口口水的过过冷度为为15，试求求该通道道的出口口含汽量量和空泡泡份额（忽忽略过冷冷沸腾段段）。4-4: 试计算算由直径径为200mm突突然扩大大至5

16、00mm的的水平管管中汽水水两相流流的静压压力变化化和压力力损失。假假设系统统的运行行压力是是10巴，含含汽量是是0.004，质质量流速速是0.8kgg/s。4-55: 试试导出汽汽水两相相流的空空泡份额额 、真实实含汽量量x和滑速速比S间的关关系式。4-6: 某一模模拟试验验回路的的垂直加加热通道道，在某某高度处处发生饱饱和沸腾腾，已知知加热通通道的内内径d=2cmm，冷却却水的质质量流量量为1.2吨/时，系系统的运运行压力力是1000巴，加加热通道道进口水水焓为112144kJ/kg，沿沿通道轴轴向均匀匀加热，热热流量 ，通通道长22m。试试用平衡衡态模型型计算加加热通道道内流体体的饱和和

17、沸腾起起始点的的高度和和通道出出口处的的含汽量量。4-7: 已知压压水堆某某通道出出口、入入口水温温为3220和2800，压力力为155.5MMPa，元元件外径径为100.722mm，活活性段高高度3.89mmm，栅栅距144.3mmm，包包壳平均均壁温3320，当入入口质量量流速为为 时，求求沿程摩摩擦压降降，加速速压降，并并加以比比较。9.临界流流模型及及临界流流的特点点：10.对于于单相流流，确定定发生临临界流的的两个等等价条件件是：11）流速速等于截截面压力力和温度度下的声声速，22）截面面上游流流动不受受下游压压力的影影响。 11.流动动不稳定定性的概概念及原原因：在在被加热热液体发

18、发生相变变的两相相流动中中，不均均匀的体体积变化化可能导导致流动动不稳定定性。流流动不稳稳定这个个名称的的含义是是指在一一个热力力流体动动力学耦耦合的两两相系统统中，流流体受到到某一微微小扰动动后会引引起质量量流量、压压降和空空泡份额额以某一一频率的的常振幅幅或变振振幅的振振荡。这这种现象象与机械械系统中中的振动动很相似似。12.流动动不稳定定性的主主要类型型：1）、水水动力不不稳定性性;2)、并并联通道道的管间间脉动;3)、流流型不稳稳定性;4)、动动力学不不稳定性性;5)、热热振荡第五章 反应应堆稳态态热工设设计原理理1.反应堆堆热工设设计准则则 （教教材1440页33点针对对压水堆堆）2. 当不不考虑在在堆芯进进口处冷冷却剂流流量分配配的不均均匀，以以及不考考虑燃料料元件的的尺寸、性性能等在在加工、安安装、运运行中的的工程因因素造成成的偏差差，单纯纯从核方方面考虑虑，堆芯芯内存在在着某一一积分功功率输出出最大的的燃料元元件冷却却剂通道道，即热热管。同同时堆芯芯内还存存在着某某一燃料料元件表表面热流流量最大大的点，即即热点。热热管：积积分功率率输出最最大的冷冷却剂通通道；热热点：燃燃料元件件表面热热流量最最大的点点；认为为：