中科大核工程与核技术专业“三基”题及答案

核工程与核技术专业“三基”题
编号：001
问：试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。

联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。

编号：002
问：什么叫热辐射和黑体辐射？
编号：003
问：试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。

答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。

使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。

编号：004
问：试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点。

答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。

而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。

编号：005
问：试说明Bi 数的物理意义。

0Bi →及Bi →∞各代表什么样的换热条件?有人认为,0Bi →代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么?
答；Bi 数是物体内外热阻之比的相对值。

时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析求解；时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。

认为代表绝热工况是不正确的，该工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。

编号：006
问：试用简明的语言说明热边界层的概念。

答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。

o Bi →∞→Bi o Bi →
编号：007
问：对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？
控制方程和定解条件，包括初始条件和边界条件。

可以明确不同物理量之间的制约条件，并简化求得近似解。

编号：008
问：什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？
设计计算是已知进出口参数和换热量，计算换热器参数的计算
校核计算是已知换热器参数和进口参数，求出口参数和换热量的计算，或换热器能否适应给定环境工作条件的计算。

编号：009
问：试用简明语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想。

答：1.减薄边界层并加强流体搅浑。

2.增加汽化核心个数.3.减薄液膜厚度，及时排除冷却水编号：010
问：在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？
答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。

但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。

理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。

编号：011
问：常用的慢化剂包括哪些？对慢化剂材料的基本要求有哪些？
水、重水、硼、石墨
编号：012
问：反应堆中冷却剂的功用，以及常用的冷却剂种类？
水、重水、钠、气、有机液
编号：013
问：典型压水反应堆燃料元件结构包括哪几部分？
燃料芯块、燃料包壳管、压紧弹簧、上下端塞
编号：014
问：典型压水反应堆堆芯由哪些组件组成？
可燃毒物组件、初级中子源组件、次级中子源组件和阻力塞组件四种
编号：015
问：控制棒驱动机构由哪几部分组成？
线圈盒、电磁线圈、承压套罩、棘齿装置、棒位指示部件
编号：016
问：CANDU反应堆与一般压水反应堆堆芯设计的主要差别有哪些？
1.使用天然铀
2.重水冷却慢化
3.压力管式结构
4.candu冷却剂和慢化剂分离
5. 小而简单的燃料棒束
6.不停堆换料
7.不用化容控制
编号：017
问：压水反应堆燃料组件骨架结构由哪几部分组成？
定位格架、控制棒导向管、中子能量测量管、上下管座
编号：018
问：压水堆下部支撑构件的结构组成？
吊篮、围板、下栅格板、二次支撑
编号：019
问：分别说出易裂变核素和可转化核素的定义，并分别列举几个易裂变核素和可用任意能量的中子轰击都能引起其原子核裂变的可裂变核素。

天然的易裂变核素为235?U，人造的易裂变核素有233?U和239?Pu。

转化核素。

俘获中子后经过放射性衰变能生成人造易裂变核素的天然核素。

包括能转换成239?Pu的238?U和能转换成233?U的232?Th两类
编号：020
问：为了更好的展平功率，在压水反应堆核电站中采用了哪两种类型的控制棒组件？
不锈钢棒、银铟镉棒
编号：021
问：反应堆停堆后为什么会释热，热源是什么？
燃料元件内生成的裂变碎片和裂变产物在很长一段时间内继续衰变并放出热量，编号：022
问：沸腾危机的基本原理是什么？
元件包壳可能被烧毁的沸腾状态即DNB条件，发生在由泡核沸腾向膜态沸腾过渡的临界点。

编号：023
问：燃料芯块和包壳内表面之间间隙热导的计算方法有哪几种？
1.气隙导热模型
2. 接触导热模型
3.间隙导热经验数值
编号：024
问：什么叫自然循环？反应堆冷却系统的自然循环是如何建立起来的？
利用反应堆和一回路中冷却剂在系统中的温差而造成的密度差与布置上的位差作为动力进行自然循环
编号：025
问：影响堆芯功率分布的因素有哪些？
1芯部分区布置2 可燃毒物布置3 化学补偿及控制棒控制
编号：026
问：造成热管内焓升偏离名义最大值的因素有哪些？
燃料元件在加工、安装、运行过程中的各类工程因素造成的实际值与设计值之间的误差
编号：027
问：有限圆柱体均匀裸堆功率如何分布？
径向贝塞尔函数，轴向余弦函数
编号：028
问：压水堆的稳态热工设计准则有哪些？
1.芯块内最高温度应低于其相应燃耗下的熔化温度
2.燃料元件外表面不允许发生沸腾临界
3.必须保证正常运行工况下燃料元件和堆内构件能得到充分冷却，在事故下能
提供足够的冷却剂以排出堆芯余热
4.在稳态额定工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定性
编号：029
问：现代压水堆的堆芯一般如何布置？这种装料方式有何优点？
分区（三区）装载的方案，沿堆芯的径向分三区配置不同富集度的燃料：具有最高富集度的燃料元件放在最外区，具有最低富集度的元件放在中心区，而中间区燃料元件的富集度介于外区和中心区之间。

优点：1.功率分布得到了展平2.对提高整个反应堆的热功率是有利的3.平均燃耗提高了。

编号：030
问：什么是积分热导率？为什么要引入积分热导率？
为便于计算燃料芯块中心温度使用的一个参量。

是随温度变化的燃料芯块的热导率从表面温度到中心温度的积分，其单位为W/cm。

编号：031
问：辐射防护的目的是什么？
辐射防护的主要目的是要：
1.防止有害的确定性效应；
2.将随机性效应的发生率降至可接受的水平。

编号：032
问：粒子注量是如何定义的？
在单向平行辐射场中，粒子注量数值上等于通过与粒子入射方向垂直的单位面积的粒子数。

对于非平行辐射场，定义为进入以该点为球心的一个球的粒子数dN 除以该球截面积da而得的商。

编号：033
问：什么是比电离？与什么因素相关？
带电粒子在阻止介质中由于与介质原子核外电子发生非弹性碰撞而不断损失自己的动能，使介质原子发生激发和电离。

在阻止介质的单位路上产生电子-正大离子对数目称作比电离。

带电粒子速度、电荷、阻止介质的性质
编号：034
问：X、γ射线与物质的相互作用的主要过程有哪些？
光电效应、康普顿效应和电子对效应
编号：035
问：吸收剂量的定义是什么？
单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。

编号：036
问：有效剂量E的定义是什么？
人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的组织权重因数后的积。

单位是J/kg，即希沃特(Sv)。

编号：037
问：什么是随机性效应？
指效应的发生几率（而非其严重程度）与剂量大小有关的那些效应。

即其后果的严重程度说不上与所受剂量有什么关系。

编号：038
问：辐射防护三原则是什么？
编号：039
问：职业有效剂量限值和年当量剂量限值是多少？
20mSv/a 当量剂量：眼晶体150 皮肤、手足500
编号：040
问：外照射防护三要素是什么？
减少接触放射源的时间、增大与放射源的距离、设置屏蔽
编号：041
问：在流体力学分析时，考虑作用于流体上的力有哪两类？试分别举例。

表面力质量力。

切向力、重力
编号：042
问：气体和液体的粘性随温度变化而如何变化？原因是什么？
气体随温度升高而升高液体随温度升高而降低。

气体粘性主要有分子的热运动构成，液体是分子间作用力，温度升高，气体分子运动加剧，粘性增大；液体分子见作用力减小，粘性减小
编号：043
问：什么是压强？流体静压强的特性是什么？试举出三个压强的单位。

1.压强是表示压力作用效果（形变效果）的物理量
2.流体的静压强。

的两个特性：（1）、静压强的方向垂直于作用面，并指向作用面；
（2）、流体中任意一点各方向的静压强均相等。

3.帕斯卡巴bar 毫米泵柱
编号：044
问：什么是定常流动和非定常流动？
流动参量不随时间变化的的流动称为定常流动；流动参量随时间变化的流动称为非定常流动。

编号：045
问：解释什么是流线和迹线？
流体质点的运动轨迹称为迹线；流线是这样一条曲线，在某一瞬间，此曲线上的每一点的速度矢量总是与此线曲线相切。

编号：046
问：雷诺数是如何定义的？其物理意义是什么？
雷诺数（Reynolds number）一种可用来表征流体流动情况的无量纲数，以Re表示，Re=ρvr/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与运动粘度
编号：047
问：管内流动的能量损失有哪两部分组成？各有什么特点？
1.沿程能量损失：发生在缓变流整个流程中的能量损失，是由于流体的黏滞力
造成的损失。

2.局部能量损失：是发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失，是在管
件附近的局部范围内主要由流体微困的碰撞、流体中产生的漩涡等造成的损失。

编号：048
问：什么是层流流动和紊流流动？如何判断圆管内的流动状态？
流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。

此种流动称为层流
速度、压强等流动要素随时间和空间作随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动。

编号：049
问：根据尼古拉兹实验，可按沿程损失系数与雷诺数和相对粗糙度关系将管内流动划分为哪些区域？
层流区、过渡区、紊流光滑区、紊流粗糙管过渡区、紊流粗糙管平方阻力区
编号：050
问：什么是边界层？为什么边界层内粘性不能忽略？
边界层是大雷诺数下紧靠物体壁面流速从0迅速增加到来流速度相同量级的小薄层。

流体在物体表面的法相速度梯度极大，即使粘度很小的流体表现出来的粘滞力也很大，所以不能忽略粘性
编号：051
问：何谓准平衡过程？何谓可逆过程？
由一系列连续的平衡态或无限接近平衡状态的点组成的过程称为准平衡过程，也称为准静态过程。

理想中由某一状态变化为另一状态时为方便研究，可以将弛豫时间较短的连续变化过程称为准平衡过程；
可逆过程是指热力学系统在状态变化时经历的一种理想过程。

热力学系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即使系统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。

反之，如果无论采用何种办法都不能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为不可逆过程。

编号：052
问：简述热力学第二定律是如何判断热力过程进行的方向、条件、限度的。

克劳修斯积分不等式、熵增原理。

编号：053
问：在初态相同、增压比相同时，定温压缩过程消耗的功和定熵压缩过程消耗的功哪个大？
定温过程耗功最少，绝热过程耗功最多
编号：054
问：气体通过喷管，喷管的截面如何变化？
编号：055
问：写出适用于闭口系统、理想气体、可逆过程的微分能量表达式。

编号：056
问：理想气体绝热流过阀门，前后参数如何变化？
压力↓、温度→、熵↑、比体积↑、焓→
编号：057
问：简述卡诺定理。

⑴在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与工作物质无关，与可逆循环的种类也无关。

⑵在相同的高温热源T1和相同的低温热源T2之间工作的一切不可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率。

编号：058
问：什么是热力系统和平衡状态？
热力学研究中为研究热能和机械能而作为分析对象选取的某特定范围内的物质或空间称为热力系统。

一个热力系统，如果在不受外界影响的条件下系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。

编号：059
问：什么是理想气体？
严格遵从气态方程(PV=(m/M)RT=nRT)的气体，叫做理想气体(Ideal gas.有些书上，指符合气体三大定律的气体。

)从微观角度来看是指：分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体，称为是理想气体。

编号：060
问：如何提高蒸汽动力循环的效率？
采用过热蒸汽、提高乏汽的干度、提高新蒸汽温度（受材料耐热限制）、提高初压（受强度影响）、降低背压（受环境温度限制）
编号：061
问：核电站工艺辐射监测主要包括哪些内容？
辐射工艺监测是指对核电站某些工艺过程和设备进行监测，以便从辐射水平的高低发现设备是否有效、是否正常运行。

主要有：
燃料元件包壳总破损的辐射监测、蒸汽发生器传热管总破损的辐射监测、压力容器及一回路设备与管道组成的压力边界泄漏的辐射监测和核辅助系统的某些设备的泄漏辐射监测等。

编号：062
问：核电站现场区域是如何划分的？
按照工作人员连续工作所受剂量大小将核电站现场划分为非限制区（一般不超过年限值十分之一）、监督区（一般不超过年限值十分之三）以及控制区（可能超过年限值的十分之三）。

对控制区按照剂量率大小分为绿（剂量率水平小于10）、黄（剂量率水平大于等于10小于等于100）、橙（大于等于100小于等于2000）、红（大于等于2000）
编号：063
问：燃料元件破损监测的方法主要有哪些？
按照监测系统的运行和操作方式可分为连续监测和采样监测，在线监测和离线监测
按照监测系统所测量的对象可分为总伽马监测、缓发中子监测等
编号：064
问：核电站的X、γ外照射个人剂量测量，通常用到哪些剂量计/仪？
胶片剂量计、辐射光致荧光玻璃管剂量计和热释光剂量计、直读式半导体剂量计作为X、伽马外照射测量的辅助仪器
编号：065
问：热释光探测器的原理是什么？
热释光探测器是利用热致发光原理测量核辐射的装置。

具有晶体结构的某些固体，常含有多种晶格缺陷（如一些原子或离子缺位或加入某些外来杂质等），它们能吸引异性电荷形成“陷阱”。

当射线照射时，在固体中产生的电子和正离子被其俘获。

检测时加热固体，则释放的电子和正离子与固体其他部分的异性电荷复合并发光。

其发光光线穿过并导至光电倍增管产生光电流，再经直流放大器放大，最后通过记录器记录。

编号：066
问：核电站常测量的核辐射有哪几种？
中子辐射、伽马辐射、放射性气体与气溶胶
编号：067
问：为了降低NaIγ能谱测量本底，通常采取哪些措施？
加强测量装置屏蔽、监测点设置在距反应堆冷却剂出口适当的位置上滤掉短寿命核素、采用高分辨率伽马谱测量仪
编号：068
问：为什么要对核设施的排出物进行辐射监测？
（1）提供对公众造成可能的危害信息进行评价、确定采取对核电站周围居民的防护措施和对核电站周围环境的特殊监测
（2）提供估算核电站周围公众集体剂量的主要基础数据
（3）检查核电站的流出是否满足国家标准相关规定，其排放总量是否低于核电站制定的管理目标，排出流的浓度是否低于运行限值
（4）验证核电站的运行及对排出流的处理和控制是否正常
编号：069
问：核电站辐射实验室分析测量包括哪几个过程？
样品的采集样品的处理样品源的制备样品源的测量
编号：070
问：安全壳内氮-13的来源？如何利用氮-13来确定冷却剂的泄漏率？
裂变中子与氢核反应，产生反冲质子，与水中的氧16反应生成13N和α粒子
测量安全壳内取样空气中0.511MeV的γ射线放射性计数，可得到取样气体中13N的核密度，经过专门的计算方法确定一回路冷却剂的泄漏率传输系数，就可以求得承压边界点测点处的冷却剂泄漏率
编号：071
问：简述压水堆一回路冷却剂体积波动的原因?
(1)由于稳态功率改变引起冷却剂体积的变化。

⑵ 由于装置功率发生动态变化，使冷却剂体积变化。

⑶ 由于温度测量误差与控制死区的存在会使冷却剂体积发生微小波动。

所以，当体积变化时，会引起主冷却剂系统压力波动。

编号：072
问：表征自然循环蒸汽发生器循环可靠性的重要指标有哪两个，其定义是什么？循环速度是指与两相混合物总质量流量相等的液相介质流过同一截面通道时的速度。

W o=M/(ρ’A)。

（蒸汽发生器中指上升空间通道入口处饱和水的流速）。

循环倍率是指单位时间内，流过通道某一截面的两相介质总质量与其中气相质量之比。

质量含气率的倒数。

（蒸汽发生器中指循环水流量与蒸汽产量的比值）
编号：073
问：稳压器控制阀上针形阀保持常开,实现连续喷淋,连续喷淋的作用?
（1）保持稳压器内水温与化学成分的均匀性；
（2）限制在大流量喷淋启动时对喷淋管的热应力与热冲击；（3）使比例组电加热器以一个基值进行调节。

编号：074
问：影响自然循环蒸汽发生器蒸汽品质的因素有哪些？
⑴ 蒸发面负荷：可用蒸发面负荷来衡量，即单位时间内通过SG 上升空间水面单位面积的蒸汽流量，当蒸发面负荷增大时，蒸汽上升速度加快，携带水滴数量也增多，从而使蒸汽湿度加大。

⑵ 蒸汽空间高度：随着蒸汽高度增高，湿度迅速下降，当蒸气空间达0.6米时，变化将平缓。

⑶ 炉水含盐量：当其低于一定值时，湿度基本不变。

超过一定值时，会突然升高。

编号：075
问：什么是蒸汽发生器的静态特性？
由于SG负荷变化而引起的一回路冷却剂的平均温度和二回路工质压力变化的规律称为SG的静态特性。

编号：076
问：什么叫循环有效压头？
循环有效压头：P A=P m-（ΔP r+ΔP s）是循环回路的运动压头中，克服汽水混合物向上流动时产生的阻力后所剩余的压头，它等于下降空间的阻力。

编号：077
问：什么叫自然循环蒸汽发生器，其主要特征是什么？
水和汽水混合物的循环不需要外加能量，而是依靠水和汽水混合物的密度差进行水循环，称为自然循环蒸汽发生器。

主要特点产生湿饱和蒸汽，存在内部水循环，不需要外部驱动。

编号：078
问：直流蒸发器的显著优点有哪些?
体积小、能产生过热度为20℃以上的过热蒸汽、有助于提高核电站的循环热效率
编号：079
问：电加热式稳压器的工作原理是什么？
用电加热器加热稳压器中的水，水汽化而使压力增加；用来自一回路的温度较低（RCP1、2环路冷管段主泵出口）的冷却剂从稳压器上部喷淋，使蒸汽出现部分冷凝，使压力下降
编号：080
问：什么叫应力腐蚀？什么叫耗蚀？
应力腐蚀：在腐蚀和应力的联合作用下导致金属自然破裂的现象。

耗蚀：它又称壁厚减薄，由于可溶性酸性磷酸盐的局部高浓缩，使得管子发生均匀腐蚀而造成的一种腐蚀破坏形式。

编号：081
问：压力波动对反应堆冷却剂系统有哪些不利影响？
压力过高，超过主冷却剂系统设计压力会使一回路承压边界破裂造成失水事故，导致堆芯烧毁和放射性物质扩散。

压力过低，流过堆芯的部分冷却剂可能汽化，堆芯出现两相流动，进而导致流动不稳定性和堆芯冷却不足，危及反应堆安全。

编号：082
问：核能用作船舶动力具有哪些优越性?
1、高能量密度，燃料重量占全船载重的比例较小。

2、可以提供较大续航力和推进功率。

3、核裂变反应不需要氧气，有利于提高舰船隐蔽性。

编号：083
问：反应堆冷却剂系统有何功用?
1、正常运行时，将堆芯热量传输给SG二次侧工质，使其产生蒸汽。

2、停堆时，与二回路蒸汽排放系统配合排除堆芯余热。

3、事故工况下，依靠冷却剂自然循环实现堆芯的应急冷却；
4、提供完整承压边界，是防止放射性物质向外扩散的第二道安全屏障。

编号：084
问：压力安全系统的功用是什么？
1、在堆装置稳态运行时维持主冷却剂系统所要求的运行压力。

2、汽机负荷变化时，冷却剂温度变化，冷却剂体积也随之变化，稳压器能充分
吸收该体积变化。

3、在汽机负荷变化过程中温度也随之变化，稳压器可限制系统压力波动在允许
范围内。

4、启堆和停堆时，稳压器能按升温升压和降温降压的要求使主冷却剂系统压力
达到要求。

5、排除主冷却剂系统中某些有害气体。

编号：085
问：简述核能的主要特点。

核燃料具有极高的能量密度，核裂变不依赖氧气2核燃料船重比例小，有较大的续航能力和推进功率，提高潜艇的隐蔽性。

编号：086
问：为什么要对一回路冷却剂水质进行处理?如何控制冷却剂水质的措施有哪些?
冷却剂工作条件恶劣，在各种因素影响下，冷却剂水质会逐渐降低对核动力装置运行和安全生产产生不利影响,具体：
1、加剧对一回路设备管路的腐蚀，影响装置的正常运行和使用寿命。

2、在换热设备传热面上结垢，降低设备运行性能。

3、腐蚀产物受辐照活化，增大一回路系统的放射性剂量水平。

控制水质措施：
1、用过滤器去除颗粒杂质。

2、采用除盐器，通过离子交换方法除去离子态杂质。

3、向冷却剂中添加PH控制剂、联氨等化学药品，调节PH去除溶解氧。

4、注意监测水质指标。

编号：087
问：简述设备冷却水系统的功用及系统特点。

功能：向一回路系统中各个需要冷却的设备提供除盐冷却水，并将带出来的热量传递给循环冷却剂。

特点：
1、采用中间闭式冷却回路，介于需要冷却的一回路设备与海水系统之间
2、系统压力高于海水侧，防止海水腐蚀一回路设备以及放射性物质进入海水。

编号：088
问：自流式循环水系统有什么特点?
1、依靠船舶前进与海水相对运动所产生的动压力，驱使冷却剂海水流经循环水
系统。

2、船速不低于10-12节时，可以很好满足装置正常工作要求。

3、在船速很低时需要使用循环水泵。

4、一定程度上可自动调节循环水流量，提高系统的可靠性。

编号：089
问：什么是衰变热?余热排出系统的功用是什么?
衰变热：停堆后，堆内功率并不立即下降为零，燃料元件内生成的裂变碎片和裂变产物在很长时间内继续衰变并放出热量，这部分热量称衰变热。