反应堆热工水利分析复习题+答案
反应堆热工水力学作业解答
反应堆热工水力学作业参考答案第一章 绪论1-2、二氧化铀的熔点、密度、热导率、比热的特性如何?答:未经辐射的二氧化铀熔点的比较精确的测定值为︒±152805C 。
辐射以后,随着固相裂变产物的积累,二氧化铀的熔点会有所下降,燃耗越深,下降得越多。
熔点随燃耗增加而下降的数值约为:燃耗每增加10000兆瓦·日/吨铀,熔点下降32°C 。
二氧化铀的理论密度为10.983/cm g ,但实际制造出来的二氧化铀,由于存在孔隙,还达不到这个数值。
加工方法不同,所得到的二氧化铀制品的密度也就不一样。
热导率:①未经辐照的二氧化铀,可以粗略的认为,温度在1600°C 以下,热导率随着温度的升高而减小,超过1600°C ,二氧化铀的热导率则随着温度的升高而又有某种程度的增大。
②辐照对二氧化铀热导率的影响总的趋势是:热导率随着燃耗的增加而减小。
应该指出二氧化铀热导率的影响与辐照时的温度有着密切的关系,大体来说,温度低于500°C 时,辐照对热导率的影响比较显著,热导率随着燃耗的增加而有较明显的下降,大于500°C 时,特别是在1600°C 以上,辐照的影响就变得不明显了。
③氧铀比对氧化铀的热导率也有一定的影响,随着氧铀比的增加,氧化铀的热导率将显著减小。
二氧化铀的比热可以表示成温度的函数:在25°C <t <1226°C 的情况下, 262)15.273/(1061051.238.304+⨯-⨯+=-t t c p在1226°C <t <2800°C 的情况下,41036231059.11012.11071.2789.225.712t t t t c p ---⨯-⨯+⨯-+-=在上面两式中,p c 的单位是)·/(C kg J ︒,t 的单位是C ︒。
1-3、反应堆对冷却剂的要求是什么?答:在选择合适的冷却剂时希望具有以下特性:① 中子吸收截面小,感生放射性弱② 具有良好的热物性(比热大,热导率大,熔点低,沸点高,饱和蒸汽压力低等),以便从较小的传热面带走较多的热量。
反应堆热工水力学部分答案0
温度 t /℃
饱和水比体积v×103 /m3/kg
340
1.639
350
1.741
内插得到 344 ℃下饱和水的比体积:
饱和蒸汽比体积v /m3/kg 0.010779 0.008805
v′(344o C) = v′(340o C) + [v′(350o C) − v′(340o C)] 344 − 340 = 1.680×10-3 (m3/kg) 350 − 340
由于为 97%理论密度的UO2,应用Maxwell-Euken关系式计算:
kε
=
1.025(1− ε ) 0.95(1+ βε )
k95
其中,ε = 0.97, β = 0.5,则有:
k97
=
1.025(1− 0.03) 0.95(1+ 0.5× 0.03)
=
2.44
或
2.38
(W•m-1•℃-1)
d 2T dx2
+ qV k
=0,0< x ≤ d /2
-d/2 O d/2
x
边界条件:i.
T (x) |x=d / 2 = tC ; ii.
dT = 0 . dx x=0
方程两边积分一次:
dT dx
+ qV k
x = C1
4
ii ⇒ C1
=0⇒
dT dx
+
qV k
x = 0 ,两边再积分一次:
T (x)
250 ℃
300 ℃
15.0 MPa
638.3
565.8
17.5 MPa
639.1
外插得到 15.0 MPa、310 ℃下的热导率:
反应堆热工水力期末复习资料
反应堆热工复习第一章一、核能的优缺点1、优点:核能对环境的污染较少;不产生二氧化碳;能量密度高;运输成本低;运行时间长,不需要中途加料;热能产生不需要空气;2、缺点:产生大量的放射性物质;热效率低;不便于调峰;潜在危险大;二、比较成熟的动力堆型有那些,他们各有什么特点?压水堆:用轻水做冷却剂和慢化剂,冷却剂在流过堆芯时一般不发生饱和核态沸腾。
沸水堆:用轻水做冷却剂和慢化剂,堆芯中的水处于饱和沸腾状态,一回路工作压力比压水堆低很多,没有蒸汽发生器。
重水堆:使用重水做慢化剂,使用天然铀作为燃料,冷却剂系统可由一或两个回路组成。
三、反应堆热工分析主要包括那些内容?分析燃料原件内的温度分布、冷却剂的流动和传热特性、预测在各种运行工况下反应堆的热力参数,以及在各种瞬态和事故工况,压力、温度、流量等热力参数随时间的变化过程。
四、第四代反应堆有哪些优点?有哪6种第四代反应堆堆型?第二章一、影响堆功率分布的因素有哪些?试以压水堆为例简述他们各自对堆功率分布的影响。
因素:燃料布置、控制棒、水隙及空泡、燃料自屏效应燃料布置:通过合理布置不同富集度的燃料可以有效的展平堆芯功率分布,提高反应堆热功率。
控制棒:合理的布置有利于堆芯径向功率的展平,但给轴向功率分布带来不利的影响。
水隙及空泡:水隙引起的附加慢化作用使得该处的中子通量上升,水隙周围的燃料原件功率上升。
而空泡中蒸汽的密度比水小得多,慢化作用弱,其会导致周围燃料原件功率下降。
燃料自屏效应:热中子主要被棒外层燃料吸收,造成燃料块里层的燃料核未能充分有效地吸收热中子,使得燃料块内层功率较低。
二、反应堆在停堆后为什么还要继续冷却?停堆后的热源由哪几部分组成?他们各具有什么特点?1、因为反应堆停堆后反应堆会由于剩余中子引发裂变或是裂变产物的衰变等原因继续产热。
2、由燃料棒内储存的显热、剩余中子引发的裂变热,以及裂变产物、中子俘获产物的衰变热组成。
3、显热和剩余中子的裂变热将在30S之内传出,而衰变热将在停堆后的较长时间内持续产生,其功率随停堆时间的增加而逐渐减少。
反应堆热工水力学答案
反应堆热工水力学答案引言反应堆热工水力学是研究反应堆内部热传递和流体流动的学科。
它关注的是核反应堆如何通过热传递和流体循环来实现有效的热力学过程。
在本文档中,我们将回答关于反应堆热工水力学的一些常见问题,包括热传递机制、流体流动模型以及控制措施等方面。
问题一:什么是反应堆热工水力学?反应堆热工水力学是研究反应堆内部热传递和流体流动的学科。
它关注的是如何通过热传递和流体循环来实现核反应堆的热动力学过程。
反应堆内部热工水力学的研究可以帮助我们理解反应堆的热效率、冷却系统的稳定性以及安全控制措施的制定。
问题二:反应堆热工水力学的主要研究内容有哪些?反应堆热工水力学主要研究以下几个方面:1.热传递机制:反应堆中的热能是如何通过传导、对流和辐射等方式传递的?熔盐堆、压水堆和沸水堆的热传递机制有何不同?2.流体流动模型:反应堆内部的流体流动如何影响热传递过程?如何建立流体流动的数学模型以预测系统的热力学行为?3.控制措施:在反应堆运行过程中,如何通过合理的控制措施来优化热工水力学性能?如何调整循环泵的流量、控制冷却剂的温度和压力等参数?问题三:反应堆热工水力学中常用的数学模型有哪些?在反应堆热工水力学研究中,常用的数学模型包括:1.热传递模型:热传递模型通常基于传热方程,考虑传导、对流和辐射等热传递机制。
通过建立热传递模型,可以预测反应堆内部的温度分布和热能传递效率。
2.流体流动模型:流体流动模型通常基于流体力学方程,考虑质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理。
通过建立流体流动模型,可以描述反应堆内部的流体流动行为,预测压力分布和流速分布等参数。
3.控制模型:控制模型通常基于控制理论,考虑反应堆的动力学响应和控制器的反馈机制。
通过建立控制模型,可以设计合适的控制策略来优化反应堆的热工水力学性能。
问题四:反应堆热工水力学的研究对反应堆的运行和安全有何影响?反应堆热工水力学的研究对反应堆的运行和安全有着重要的影响:1.运行优化:通过研究反应堆的热工水力学特性,可以快速定位问题,并采取相应的措施来提高反应堆的热效率和安全性。
反应堆热工水力学
1.核燃料的化合物主要有:氧化物、碳化物和氮化物。
2.二氧化铀的特点:一、没有同素异形体,在整个熔点以下温度范围内只有一种结晶形态,各向同性,允许有较深的燃耗。
二、熔点高,使用范围大。
三、在高温水和液态钠中具有良好的耐腐蚀性能。
四、与包壳材料的相容性好。
3.二氧化铀熔点:2805±15℃,燃耗越深,下降越多。
4.二氧化铀理论密度:10.98g/cm3。
5.二氧化铀热导率:热导率随燃耗的增加而减小。
6.包壳作用:一、保护燃料不受冷却剂的化学腐蚀和机械侵蚀;二、包容裂变气体和其它裂变产物;三、规定燃料元件几何形态的支承结构。
7.包壳材料选择:一、中子吸收截面要小,感生放射性要弱;二、具有较好的导热性能;三、与核燃料相容性要好;四、具有良好的机械性能;五、应有良好的抗腐蚀性能;六、具有良好的辐照稳定性;七、易加工,成本低,便于后处理。
8.压水堆:锆合金,快堆:不锈钢和镍基合金,高温气冷堆:石墨。
9.锆合金的优点:中子吸收截面小,具有良好的机械性能和抗腐蚀性能。
10.冷却剂:对反应堆进行冷却,并把链式裂变反应释放的热量带到反应堆外面的液体或气体介质。
11.冷却剂要求:一、中子吸收截面小,感生放射性弱;二、具有良好的物性;三、粘度低,密度大;四、与燃料和结构材料的相容性好;五、具有良好的辐照稳定性和热稳定性;六、慢化能力与反应堆类型匹配;七、成本低,使用方便。
12.每次裂变放出的总能量E f=200Mev13.燃料元件的释热量占堆总释热量的97.5%14.堆芯平均比功率:是在整个堆芯内,平均每千克燃料所发出的热功率。
15.堆芯平均热功率密度:在整个堆芯内,平均每单位堆芯体积所发出的功率。
16.体积释热率:单位时间,堆芯内某点附近单位体积燃料所释放出来的能量。
17.影响堆芯功率分布的因素:一、燃料布置;二、控制棒;三、水隙及空泡;四、燃料元件的自屏蔽效应。
18.燃料均匀装载和分区装载:均匀装载中心区会出现一个高的功率峰值,限制整个反应堆的总功率输出值,堆芯的平均燃耗低;分区装载与之相反。
反应堆热工水利分析复习题+答案
1下列关于压水堆的描述错误的是A、一回路压力一般在15MPa左右B、水用作冷却剂C、水用作慢化剂D、热效率一般大于40%2下列关于AP1000与EPR的说法不正确的是:A、AP1000是革新型压水堆,采用非能动系统B、EPR是改进型压水堆C、EPR通过增加能动部件数和系列数来增加安全性D、AP1000和EPR的设计寿命都是40年3下列关于沸水堆的描述不正确的是:A、相对于压水堆慢化能力有所提高B、蒸汽温度不高热效率低C、带有放射性蒸汽与汽轮机接触,放射防护难度增大D、压力容器要求相对较低4下列关于重水堆的描述错误的是:A、采用重水做慢化剂B、可以采用低富集铀做燃料C、轻水和重水都可以用作冷却剂D、不需要蒸汽发生器1反应堆按照冷却剂类型可分为:A、轻水堆B、重水堆C、气冷堆D、快中子堆2反应堆按照慢化剂类型可分为:A、轻水堆B、重水堆C、石墨慢化堆D、快中子堆3下列不属于第四代反应堆堆型的有:A、AP1000B、EPRC、熔盐堆D、超高温气冷堆4下列属于第四代反应堆堆型的有A、钠冷快递B、超临界水堆C、熔盐堆D、超高温气冷堆5下列属于核能发电的优点有:A、空气污染少B、不产生二氧化碳C、能量密度高,运输成本低D、发电成本受国际经济影响小6核能发电的缺点有:A、产生高放射性废物B、热效率低,热污染较大C、不适宜做尖峰、离峰之随载运转D、潜在危险较大7下列关于我国第三代堆型华龙一号说法正确的是:A、华龙一号是由中核集团与中广核集团联合开发的B、华龙一号充分吸收了AP1000和EPR的先进核电技术C、华龙一号的安全性充分考虑了能动与非能动的结合D、山东威海采用的是华龙一号堆型8下列关于重水堆描述正确的有:A、中子利用率高B、重水作慢化剂C、废料中含235U极低,废料易处理D、天然铀作燃料9下列关于快堆的说法正确的有:A、充分利用铀资源B、堆芯无慢化材料C、需用高浓铀作燃料D、中子裂变截面大10关于第四代反应堆描述正确的是:A、在反应堆和燃料循环方面有重大创新意义B、其安全性和经济性更加优越C、废物量极少、无需厂外应急D、具有防核扩散能力1WWER 反应堆以100%FP 运行了几周,假定此时轴向功率分布关于堆芯二分之一高度处的轴向中平面呈对称分布。
《核反应堆热工分析》复习资料.docx
《核反应堆热工分析》复习资料《核反应堆热工分析》复习资料第一章绪论(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轻水堆(压水堆,沸水堆)、重水堆、气冷堆、钠冷堆按用途分研究试验堆:研究中子特性、生产堆:生产易裂变材料、动力堆:发电舰船推进动力2.各种反应堆的基本特征:3.压水堆优缺点:4.沸水堆与压水堆相比有两个优点:第一是省掉了一个回路,因而不再需要昂贵的蒸汽发生器。
第二是工作压力可以降低。
为了获得与压水堆同样的蒸汽温度,沸水堆只需加压到约72个大气压,比压水堆低了一倍。
5.沸水堆的优缺点:6.重水堆优缺点:优点:•中子利用率高(主要由于D吸收中子截面远低于H)•废料中含235U极低,废料易处理•可将238U转换成易裂变材料238U + n —239Pu239Pu + n -A+B+n+Q(占能量—半•设备®二重•沸酬咏球中充修加•化(整), . 群仲气财:• 具有• 4^5^) .•建造同I 腿 d 年),造价便宜表1-1各种反应堆的基本特征堆型 中子谱 慢化剂 冷却剂 燃料形态 燃料富集压水堆 热中子 H 2O H 2Ouo 2 3%左右 沸水堆 热中子 H 2O H 2O uo 2 3%左右重水堆 热中子 D 2OD 2O uo 2天然铀或高温气冷堆热中子 石墨 嬴气 UC.T11O 2 7 〜20% 钠冷快堆快中子无液态钠UO2/P11O215〜20%)南华大学 班级:核工程与核技术064班 学号:(20064530421)姓名:李军《核反应 堆热工分析》复习资料 缺点:•重水初装量大,价格昂贵•燃耗线(8000〜10000兆瓦日/T (铀)为压水堆1/3) •为减少一回路泄漏(因补D20昂贵)对一回路设备要求高 7.高温气冷堆的优缺点:优点:•高温,高效率(750〜850°C,热效率40%)•高转换比,高热耗值(由于堆芯中没有金属结构材料只有核燃料和石墨,而石墨吸 收中子截面小。
智慧树答案反应堆热工水力学知到课后答案章节测试2022年
第一章1.影响单相强迫对流传热系数的主要因素有()答案:流体的物理性质;通道几何形状;流体流动的状态2.自然对流换热强度主要取决于壁面状态。
()答案:错3.一回路主冷却剂管道小破口事故会导致管道内液体闪蒸。
()答案:对4.结合所学知识,在大容积沸腾实验中,从实验装置安全的角度来思考,是应该着重监控壁面加热热流密度,还是壁面温度呢?()答案:壁面温度5.均匀裸堆模型仅做了活性区外没有反射层的简化。
()答案:错6.当流体流通截面突然扩大时,压降和静压力如何变化。
()答案:产生一个负压降,流体的静压力有所回升7.一回路循环系统总压降主要包括()。
答案:摩擦压降;形阻压降;加速压降;提升压降8.以下哪种说法是不正确的()。
答案:堆芯各冷却剂通道流量的不均匀程度通常用理论分析求出。
9.考虑流量再分配时的焓升工程热管因子时,认为热管和平均管的物性参数近似相等。
()答案:对10.停堆后主要采取哪些措施保证保证反应堆堆芯安全()答案:增加主泵叶轮转动惯量;依靠自然循环带走堆芯热量;依靠安注系统排出堆芯余热;依靠主冷却剂系统排出堆芯余热第二章1.慢化剂中所产生的热量不包括()答案:和中子发生(n,α)反应或(n,γ)反应后的放出的能量2.以下哪种能量不属于瞬发裂变能量()答案:裂变产物衰变的γ射线能3.以下哪项不是燃料分区装载方式的优点()答案:提高了堆芯中心区域中子通量密度水平4.圆柱形均匀裸堆半径为R,堆芯高度Z,内有一点A径向坐标R,轴向坐标Z/3,已知N=7错,最大中子通量U-235微观裂变截面为582错忽略外推长度,求A点体积释热率()其中,1eV=1.6错工程中答案:1.58735.慢化剂中所产生的热量主要包括()。
答案:吸收裂变产物放出的β粒子的一部分能量;吸收各种γ射线的部分能量;中子慢化释放的能量6.影响堆芯功率分布的因素有()。
答案:燃料自屏效应;水隙及空泡;结构材料;燃料装载;反射层;控制棒7.7控制棒内的热源来自()。
清华大学反应堆热工水力学参考作业答案
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2.2计算核电厂循环的热效率
位置
给水泵入口 给水泵出口 蒸发器二次侧出口 汽轮机出口 蒸发器一次侧入口 蒸发器一次侧出口 599 565 T/K p/kPa 6.89 7750 7750 6.89 15500 15500 h/(kJ·kg-1) 163 171 2771 1940 状态 饱和液 欠热液 饱和气 两相混合物 欠热液 欠热液
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求1 如图题5.1所示,有一个喷嘴将水喷到导流叶片上。喷嘴 出水的速度为15m/s,质量流量为250kg/s,导流叶片角度 为60°,试计算: (1)导流叶片固定不动所受到的力, (2)导流叶片在x方向以速度5m/s运动的情况下受到的力。
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1 ⎡ ⎛ 6 ⎞ 3⎤ 0.0015 10 ⎥ = 0.0146 f1 = 0.0055 ⎢1 + ⎜ 20000 × + 5 ⎟ 25 3.018 × 10 ⎠ ⎥ ⎢ ⎝ ⎣ ⎦ L1 ρ1V12 ΔPf1 = f1 = 1516 Pa d1 2
ΔPel1 = ρ1 g Δz = 6233Pa ΔPa1 = 0 ρ1V12 705.92 ×1.5282 ΔPc1 = K = 0.6 × = 494 Pa 2 2
μ 2 = 93.36 × 10 −6 Pa ⋅ s
−3 2
kg ρ 2 = 1 v = 747.33 m3 2
热交换器 试验段
π
Wv 2 4 d 22
20171107 热工水力 复习整理
第一章(20171107)核燃料铀-235、铀-233和钚-239这三种核素可以在各种不同能量的中子作用下产生裂变反应,通常把它们称为易裂变核素。
自然界中存在的易裂变核素只有铀-235一种。
含有易裂变核素,能够在反应堆里实现自持裂变链式反应、释放核能的材料称为核燃料。
钍-232和铀-238,这两种核素在能量低于其裂变阈能的中子作用下不能产生裂变反应,但在俘获中子后能转变为易裂变核素铀-233和钚-239,故被称为可转换核素(也叫可裂变核素)。
目前在核反应堆中使用的易裂变核素主要是铀-235。
可转换核素本身虽不易裂变,但在俘获中子后能转变为易裂变核素,从而补充易裂变核素的消耗。
在反应堆内它们或者与裂变燃料混合使用,或者在包裹层中单独使用。
因而称它们为广义的核燃料。
*重点:三种易裂变核素:铀-235、铀-233和钚-239。
两种可裂变核素:钍-232和铀-238。
核燃料:含有易裂变核素,能够在反应堆里实现自持裂变链式反应、释放核能的材料称为核燃料。
1.2.1.1 目前压水堆使用的燃料主要有以下两类:1.UO2陶瓷燃料2.含UO2弥散体的燃料*重点:两类核燃料:UO2陶瓷燃料和含UO2弥散体的燃料。
1.2.1.2 二氧化铀燃料的主要热物性1.密度:二氧化铀的理论密度是10.98×103 kg/m32.熔点:氧铀原子比为2的二氧化铀的熔点最高。
随氧铀原子比值的减小或增加,二氧化铀的熔点会下降。
当O/U=2时,Christensen测定:2800℃。
3.热导率:二氧化铀的热导率强烈地依赖于它的温度。
图1.2-1未经辐照的二氧化铀的热导率随温度的变化图1.2-1示出了一些研究者所提供的未经辐照的二氧化铀的热导率。
从各条曲线的变化趋势来看,可以粗略的认为,温度低于1600℃以下,二氧化铀的热导率随温度的升高而减小;超过1600℃,二氧化铀的热导率则随温度的升高而又有某种程度的增大。
*重点:二氧化铀的理论密度10.98×103kg/m3、熔点2800℃、热导率:温度低于1600℃以下,二氧化铀的热导率随温度的升高而减小;超过1600℃,二氧化铀的热导率则随温度的升高而又有某种程度的增大。
清华大学反应堆热工水力学参考作业答案
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4.6 压力壳型水堆燃料元件UO2的外直径为10.45mm,芯块直径为9.53mm, 包壳热导率为19.54W/(m•℃),厚度为0.41mm,满功率时热点处包壳与芯块 刚好接触,接触压力为零,热点处包壳表面温度为342℃,包壳外表面热流密 度为1.395×106W/m2,试求满功率时热点处芯块的中心温度。
μ 2 = 93.36 × 10 −6 Pa ⋅ s
−3 2
kg ρ 2 = 1 v = 747.33 m3 2
热交换器 试验段
π
Wv 2 4 d 22
=
0.5294 × 0.0013381
π
4
× ( 25 × 10
)
. = 1443 m s
Re 2 =
d 2V2 ρ 2
μ2
. 25 × 10 −3 × 1443 × 747.33 = = 2.888 × 105 93.36 × 10 −6
ΔPel3 = ρ3 g Δz3 = −14530 Pa ρ3V32 ΔPc3 = 3K = 1483Pa 2
13:14:49 习题讲解 38
d). 试验段内:
t3 = 280.6 0C ρ3 = 1 Re3 = v3 P3 = 160b V3 = v3 = 0.0013065 m Wv3 π 2 d3 4
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2.2计算核电厂循环的热效率
位置
给水泵入口 给水泵出口 蒸发器二次侧出口 汽轮机出口 蒸发器一次侧入口 蒸发器一次侧出口 599 565 T/K p/kPa 6.89 7750 7750 6.89 15500 15500 h/(kJ·kg-1) 163 171 2771 1940 状态 饱和液 欠热液 饱和气 两相混合物 欠热液 欠热液
反应堆物理分析第七章课后习题
目 录
• 习题一:反应堆物理基础概念 • 习题二:反应堆的临界安全分析 • 习题三:反应堆的热工水力学分析 • 习题四:反应堆的控制和保护系统 • 习题五:反应堆的实验和模拟技术
01 习题一:反应堆物理基础 概念
核反应堆的工作原理
核反应堆是通过慢化剂将快中子减速,与铀-235核发生裂变反应,释放 出能量和新的中子,新中子再与其它铀-235核碰撞,引发链式反应,从 而持续产生能量的装置。
系统组成
反应堆控制系统包括控制棒驱动 机构、控制棒、化学抑制剂注入 系统、监测仪表和控制系统等部 分。
反应堆的保护系统及其功能
保护系统
反应堆保护系统主要用于监测反应堆 运行状态,一旦出现异常情况,立即 采取措施防止事故发生。
功能
保护系统具有监测中子通量密度、温 度、压力等参数的功能,当这些参数 超出安全范围时,保护系统会自动采 取措施,如停堆、注水等。
性能有重要影响。
热工水力传热特性
反应堆内的热量通过流体与堆芯 的传热表面传递至冷却剂,传热 表面的设计对反应堆的安全和性
能至关重要。
热工水力学的分析方法和实例
数值模拟方法
数值模拟方法是通过计算机程序模拟反应堆的热工水力学行为。这种方法可以模拟复杂的流动和传热过程,提供 定量的结果,是研究反应堆热工水力学的重要工具。
控制和保护系统的实例分析
实例一
法国的核电站采用全数字化控制系统,通过计算机算法实现快速、准确的控制 和保护功能。
实例二
美国的核电站采用模拟控制系统,通过模拟电路实现控制和保护功能,具有较 高的可靠性和稳定性。
05 习五:反应堆的实验和 模拟技术
反应堆实验的目的和分类
目的 验证反应堆物理理论
核反应堆热工水力分析第四章习题
核反应堆热工水力分析第四章习题第一步,计算等温流的摩擦压降。
等温时,回路的摩擦压降由试验段的摩擦压降1f p ∆和其他管段的摩擦压降2f p ∆组成。
(1)根据回路运行压力16p MPa =,水温260t C =°,查表得水的密度0ρ和粘性系数0µ。
(2)对试验段:直径10013d .m =,流速15V m s =,管长112L .m =,计算雷诺数11010d V Re ρµ=,查表4-1得到工业用钢管的粗糙度0046.mm ε=,故可算出1d ε,结合1Re ,查莫迪图4-1得到摩擦系数1f ,用Darcy 公式计算摩擦压降2111112f L V p f d ρ∆=(3)对其他管段:直径10025d .m =,管长21L L L =−,总管长18L m =。
根据连续性方程计算其他管段的流速2V 1122AV A V =,故211211222A d V V V A d ==计算雷诺数22020d V Re ρµ=,根据2d ε,结合2Re ,查莫迪图4-1,得到摩擦系数2f ,用Darcy 公式计算摩擦压降2222222f L V p f d ρ∆=(4)计算回路的摩擦压降:12f f f p p p ∆∆∆=+第二步,计算试验段加热的回路压降。
回路压降p ∆应包括摩擦压降f p ∆,提升压降el p ∆,加速压降a p ∆和弯头的形阻压降c p ∆。
(1)摩擦压降c p ∆:回路的摩擦压降c p ∆由试验段的摩擦压降1f p ∆,热交换器段的摩擦压降2f p ∆,其他管段的摩擦压降3f p ∆构成。
对试验段,进口温度1260f ,in t C =°,出口温度1300f ,out t C =°,主流温度1112f ,in f ,outf t t t +=。
根据运行压力16p MPa =,试验段主流温度1f t ,查表得水的密度1ρ,粘性系数1µ,普朗特数1Pr 和比热1p c 。
核反应堆热工水力分析第二章习题
当负反应性 0.04 ,用下式估算停堆功率:
N N 0
0.15 exp 0.1
当负反应性 0.04 ,停堆后计算时间>>瞬发中子的平均寿命 l 103 s ,必须计算缓发中子 对剩余衰变功率影响。当不考虑反应性 随时间的变化,用单群模型计算。 根据 6 群缓发中子先驱核的衰变常数,计算单群模型的衰变常数 :
V
d2 4
r z 2 rdrdz qv ,max J 0 2.405 cos R LR LR 2 R R z r r 2 qv ,max cos dz J 0 2.405 rdr 4 qv ,max J 0 2.405 rdr LR 2 0 0 LR R R
1.128
Tn
qv Fa E f N 5 f
其中 Fa 0.974 , E f 200MeV ,
1013中子 cm2 s
采用均匀裸堆的圆柱形堆芯计算堆芯功率
r z r,z 0 J 0 2.405 cos Re LRe
6
i i 1 i
6
1
而 i 0.0064 , 近似为 0.08 s 1 。 其中, 6 群缓发中子份额 i 和衰变常数 i 查表 2‐5 得到,
i 1
停堆后的功率随时间的变化规律符合中子通量随时间的变化,由此计算停堆后的功率:
N N 0
根据(1)题计算堆芯最大体积释热率 qv ,max Fa E f N 5 f max 考虑对于大型动力堆, R Re 以及 LRe LR 6.1m 。 堆芯半径 R 根据单个燃料芯块的直径 d ,和堆芯内燃料元件根数 n 计算为: R n 堆芯的总释热功率为
反应堆热工水力学第三版课后答案
反应堆热工水力学第三版课后答案1. 在核反应堆中,为了使快中子的速度减慢,可选用作为中子减速剂的物质是 [单选题] *A、氢B、镉C、压力容器D、水(正确答案)2. 核反应堆中的石墨起____________作用,从而使裂变反应得以实现。
控制棒镉_______,控制中子数量,从而控制链式反应的速度 [单选题] *A、使中子加速、吸收中子B、使中子加速、放出中子C、使中子减速、吸收中子(正确答案)D、使中子减速、放出中子3. 控制棒抽出反应堆,可以_________链式反应. [单选题] *A、减慢B、加快(正确答案)C、停止D、不影响4. 核反应堆主要构造有燃料棒、_______ _________、冷却系统和防护层。
[单选题] *A、催化剂、加热棒B、加速剂、控制棒C、减速剂、控制棒(正确答案)D、减速剂、加热棒5. 利用反应堆中的核燃料裂变放出的___________转变为____________的发电厂叫做核电站 [单选题] *A、电能、核能B、化学能、电能C、内能、电能D、核能、电能(正确答案)6. 反应堆中的核燃料发生链式反应时,释放出大量_______,通过热交换器将核能转化为水蒸气的________,蒸汽推动汽轮机转动,将内能转化为_________,汽轮机带动发电机转动,将机械能转化为_______。
[单选题] *A、核能、内能、电能、机械能B、化学能、内能、电能、机械能C、核能、内能、机械能、电能(正确答案)D、化学能、内能、机械能、电能7. 核电站设置了_______道屏障,核电是_________的能源。
[单选题] *A、四、经济干净安全(正确答案)B、四、经济干净但不安全C、三、经济安全但不干净D、三、安全干净但不经济8. 现已建成的核电站发电的能量来自于 [单选题] *(A)天然放射性元素衰变放出的能量(B)人工放射性同位素放出的能量(C)重核裂变放出的能量(正确答案)(D)化学反应放出的能量9. 在原子核的人工转变中,常用中子作为轰击原子核的“炮弹”,主要原因为 [单选题] *A、中子易获得较大的能量B、中子速度大C、中子体积小D、中子不带电(正确答案)10. 有关核电站发电过程中的能量转化情况,下列说法中正确的是[单选题] *(A)发电机是将电能转化为机械能(B)汽轮机是将内能转化为机械能(正确答案)(C)核电站是利用核聚变释放的核能(D)核电站是利用化学反应释放的核能。
反应堆热工水力考试重点汇总
1 目前国际上主要核反应堆有哪些类型?压水核反应堆基本组成部分有那些?压水堆、沸水堆、那类快堆、气冷堆、重水堆压水堆动力装置有一回路、二回路系统及其他一些辅助系统所组成和主循环泵等设备及他们之间的关系所组成。
二回路系统由蒸汽发生器(二次侧)、汽轮机、冷凝水泵、给水预热器和给水泵等设备及他们之间的管系所组成。
2 压水反应堆本体有哪些部分组成?压水反应堆堆芯由哪些部分组成?反应堆的本体结构由堆芯、堆内构件、反应堆压力容器以及控制棒驱动机构等几部分组成。
压水堆堆芯由燃料组件、控制棒组件、可燃毒物组件、中子源组件和阻力塞件等组成。
3 堆芯上下支撑结构分别又哪些部分组成?堆芯下支撑结构包括:堆芯吊篮、堆芯围板、下栅格板、支撑住、分配孔板、下支撑板、热屏蔽、堆芯支撑柱等。
堆芯上支撑结构:上栅格板、控制棒导向管、支承筒、上支承板和压紧弹簧。
4 核燃料有哪些基本形式,各有何优缺点?金属性燃料:优点,密度较大,硬度不高,容易加工。
缺点,(1)铀的化学性质活泼;在较高温度下,他会与氧、氮等发生强烈的化学反应;(2)金属铀的导热性能较差,热导率比铁、铜都低。
(3)金属铀在一定温度下会发生相变。
陶瓷燃料:优点(1)熔点高(2)热稳定祥和辐照稳定性好,有利于加深燃耗(3)有良好的化学稳定性,与包壳和冷却剂材料的相容性也很好缺点,热导率较低弥散型燃料:优点,熔点高,与金属的相容性好抗腐蚀和抗辐照;辐射损伤只限于弥散相附近,而起结构材料作用的基体相基本上不受辐照的影响。
当燃耗逐渐加深时,燃料元件不会发生明显的肿胀,提高了燃料元件的寿命。
由于基体相通常为金属材料,热导率有所提高。
基体有韧性,燃料的机加工性能高,可用它轧制成具有高效率密度的板状原件。
弥散型燃料可以多样化。
缺点,金属或合金基体所占的份额高,为了提高堆芯功率密度,需采用高浓铀5.何为燃料元件包壳及其工作环境,设计要求及功用?常用包壳材料?作用:①保护核燃料不受化学腐蚀与机械侵蚀,②包容裂变气体及其其他裂变产物,③保持核燃料形状。
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1下列关于压水堆的描述错误的是A、一回路压力一般在15MPa左右B、水用作冷却剂C、水用作慢化剂D、热效率一般大于40%2下列关于AP1000与EPR的说法不正确的是:A、AP1000是革新型压水堆,采用非能动系统B、EPR是改进型压水堆C、EPR通过增加能动部件数和系列数来增加安全性D、AP1000和EPR的设计寿命都是40年3下列关于沸水堆的描述不正确的是:A、相对于压水堆慢化能力有所提高B、蒸汽温度不高热效率低C、带有放射性蒸汽与汽轮机接触,放射防护难度增大D、压力容器要求相对较低4下列关于重水堆的描述错误的是:A、采用重水做慢化剂B、可以采用低富集铀做燃料C、轻水和重水都可以用作冷却剂D、不需要蒸汽发生器1反应堆按照冷却剂类型可分为:A、轻水堆B、重水堆C、气冷堆D、快中子堆2反应堆按照慢化剂类型可分为:A、轻水堆B、重水堆C、石墨慢化堆D、快中子堆3下列不属于第四代反应堆堆型的有:A、AP1000B、EPRC、熔盐堆D、超高温气冷堆4下列属于第四代反应堆堆型的有A、钠冷快递B、超临界水堆C、熔盐堆D、超高温气冷堆5下列属于核能发电的优点有:A、空气污染少B、不产生二氧化碳C、能量密度高,运输成本低D、发电成本受国际经济影响小6核能发电的缺点有:A、产生高放射性废物B、热效率低,热污染较大C、不适宜做尖峰、离峰之随载运转D、潜在危险较大7下列关于我国第三代堆型华龙一号说法正确的是:A、华龙一号是由中核集团与中广核集团联合开发的B、华龙一号充分吸收了AP1000和EPR的先进核电技术C、华龙一号的安全性充分考虑了能动与非能动的结合D、山东威海采用的是华龙一号堆型8下列关于重水堆描述正确的有:A、中子利用率高B、重水作慢化剂C、废料中含235U极低,废料易处理D、天然铀作燃料9下列关于快堆的说法正确的有:A、充分利用铀资源B、堆芯无慢化材料C、需用高浓铀作燃料D、中子裂变截面大10关于第四代反应堆描述正确的是:A、在反应堆和燃料循环方面有重大创新意义B、其安全性和经济性更加优越C、废物量极少、无需厂外应急D、具有防核扩散能力1WWER 反应堆以100%FP 运行了几周,假定此时轴向功率分布关于堆芯二分之一高度处的轴向中平面呈对称分布。
如果在控制棒全提出堆芯的情况下,通过硼化将堆功率降低到50%FP,那么轴向功率峰位置的变化趋势是:A、功率峰将会向堆芯顶部偏移B、功率峰将会向堆芯底部偏移C、功率峰位置维持不变2下列关于停堆后热源的描述不正确的是。
A、停堆后的热源一部分来自于燃料棒内储存的显热B、停堆后的热源一部分来自于剩余中子引起的裂变C、停堆后的热源一部分来自于裂变产物和中子俘获产物的衰变D、停堆后的热量很少,可以不予考虑3下列不属于慢化剂中的热量来源是。
A、中子的慢化B、伽马射线的吸收C、β射线的吸收D、裂变碎片的动能4关于控制棒中的热源不正确的是A、吸收堆芯的γ 射线B、棒材料中的(n,α)反应C、裂变碎片动能D、棒材料中的(n,γ)反应1核反应堆内的热量来源主要有:A、裂变碎片的动能B、裂变中子的动能C、裂变释放的伽马射线能量D、衰变过程释放的伽马及β射线的能量E、一回路冷却剂携带的能量2影响堆芯功率分布的因素有哪些( )A、燃料的装载方式B、控制棒C、空泡D、水隙1裂变碎片的能量全部沉积在燃料内:×2伽玛射线能量主要被控制棒吸收:×3控制棒只影响堆轴向功率的分布:×4水隙的存在展平了功率分布:×5反应堆停堆后的功率由衰变功率决定:×6堆芯燃料分区装载时,为展平功率,燃料富集度由内向外逐渐增大:√1下列关于导热系数的说法不正确的是A、是表征物质导热能力的一个物性参数B、导热系数的大小与物质的组成、结构、温度和压强有关C、金属固体的导热系数一般大于液体的导热系数D、导热系数会随温度的升高而增大2下列哪一种方式不是通过导热来传递热量A、加热铁丝使得铁丝温度升高B、将热水混入冷水中C、冬天用手握住冷的铁管1何谓沸腾临界?压水堆在正常工况下首先应该防止的是快速烧毁还是慢速烧毁,为什么?正确答案:大容器饱和中的临界热流为沸腾临界,沸腾临界一般和发生沸腾临界时流型有着密切的关系,根据流动工况的不同,通常把沸腾临界分为两类,即过冷或低含汽量下的沸腾临界和高含汽量下的沸腾临界。
低含汽量下,大的温度阶跃足以导致加热面迅速“烧毁”,叫“快速烧毁”;高含汽量下一般不会使金属材料马上烧损,称为“慢速烧毁”。
压水堆在正常工况下,处于低含气量,首先应该防止的是快速烧毁。
间隙导热可用那些模型进行计算,各有什么特点?间隙导热可以用气隙导热模型和接触导热模型来进行计算。
气隙导热模型简单适宜于燃耗不太深及新燃料元件;接触导热模型比较复杂适宜于燃耗很深的情况。
对于用UO2 制成的圆柱形芯块,若已知线功率密度为ql=400W/cm,燃料芯块表面温度为Tu =691℃,请利用下表的积分热导率表求燃料芯块中心温度T0.解:由题意有:ql/4π=31.85 W/cm由Tu =691℃,根据积分热导率表有T0=1876+(1990-1876)*(70.17-68.86)/(71.31-68.86)≈1937厚度或直径为D的三种不同几何形状(平板、圆柱、球)的燃料芯块的体积释热率都是qV,表面温度都是tc,试推导各种芯块中心温度的表达式。
一定会导致压力下降的是A、提升压降B、摩擦压降C、加速压降D、局部压降2垂直加热通道中可能出现的流型是A、泡状流B、弹状流C、环状流D、滴状流3提高自然循环流量的措施有A、增大密度差B、增大流动长度C、增大管径D、减小形阻1任何流体在圆管中流动,雷诺数小于2000均为层流正确答案:√2酒精和水一起流动是两相流正确答案:×3两相流压降比相同质量流速的单相流压降大正确答案:√4临界流发生的一个等价条件是流速达到声速正确答案:×5课本135页图4-31中,流量位于ab段时一定会发生流量漂移正确答案:×1课本95页例题4-1中,栅距P变成13.5mm,燃料棒外径d变为10.22mm,棒束燃料组件沿轴向高度用6段蜂窝式定位格架固定,其他条件一样。
计算水在冷却剂通道进出口间压力变化名词解释堆的热源及其分布、衰变热:对反应堆而言,衰变热是裂变产物和中子俘获产物的放射性衰变所产生的热量。
、裂变能近似分布:总能200MCV 168是裂变产物的动能5是裂变中子动能7是瞬发R 13是缓发B和R射线能量同时还有过剩中子引起的辐射俘获反应。
、堆芯功率分布和因素:径向贝塞尔函数轴向余弦函数1燃料布置2控制棒3水隙和堆的传热过程、积分热导率:把对温度t的积分dttu作为一个整体看待,称之为积分热导率。
、燃料元件的导热:指依靠热传导把燃料元件中由于核裂变产生的热量从温度较高的燃料、换热过程:指燃料元件包壳外表面与冷却剂之间直接接触时的热交换,即热量由包壳的、自然对流:指由流体内部密度梯度所引起的流体的运动,而密度梯度通常是由于流体本、大容积沸腾:指由浸没在(具有自由表面)(原来静止的)大容积液体内的受热面所产生、流动沸腾:也称为对流沸腾,通常是指流体流经加热通道时产生的沸腾。
、沸腾曲线:壁面过热度(wsatttt)和热流密度q的关系曲线通常称为沸腾曲线。
、ONB点:即沸腾起始点,大容积沸腾中开始产生气泡的点。
、CHF点:即临界热流密度或烧毁热流密度,是热流密度上升达到最大的点。
Critical heat、DNB点:即偏离核态沸腾规律点,是在烧毁点附件表现为q上升缓慢的核态沸腾的转折H。
Departure from nuclear boiling、沸腾临界:特点是由于沸腾机理的变化引起的换热系数的陡增,导致受热面的温度骤升。
、快速烧毁:由于受热面上逸出的气泡数量太多,以至阻碍了液体的补充,于是在加热面、慢速烧毁:高含汽量下,当冷却剂的流型为环状流时,如果由于沸腾而产生过分强烈的、过渡沸腾:是加热表面上任意位置随机存在的一种不稳定膜态沸腾和不稳定核态沸腾的是一种中间传热方式,壁面温度高到不能维持稳定的核态沸腾,而又低得不足以维持传热率随温度而变化,其大小取决于该位置每种沸腾型式存在的时间份额。
、膜态沸腾:指加热面上形成稳定的蒸汽膜层,q随着t增加而增大。
对流动沸腾来说,、“长大”:多发生在低于350°C的环境下,它会使燃料芯块变形,表面粗糙化,强度降、“肿胀”:大于400℃时,由裂变气体氪和氙在晶格中形成小气泡引起的,随着燃耗的气泡的压力增加,结果就是得金属铀块肿胀起来。
肿胀是指材料因受辐照而发生体积、弥散体燃料:是用机械方法把燃料弥散在热导率高、高温稳定性好的基体金属中制成的、输热过程:指当冷却剂流过堆芯时,将堆内裂变过程中所释放的热量带出堆外的过程。
、易裂变核素:可以由任何能量的中子引起裂变的核素,如铀-235、铀-233、钚-239,只-235是天然存在的,占0.714%;可裂变核素:能在快中子的轰击下引起裂变的核素,-232,铀-238;可转换核素:能转化为易裂变核素的核素,如钍-232,铀-238可分别-233和钚-239.、包壳材料考虑因素:1核性能2相容性3导热性4力学性5抗腐蚀性6辐照稳定性7 、热静效应:在高温下对二氧化铀施加静压力,限制它的轴向移动使燃料芯块密实化堆内流体的流动过程及水力分析、空泡份额:蒸汽的体积与汽液混合物总体积的比值。
、含汽量(含汽率):静态含汽量x = 汽液混合物内蒸汽的质量/汽液混合物的总质量流动含汽量x = 蒸汽的质量流量/汽液混合物的总质量流量、两相流流型:在受热通道中,汽水混合物的气相和液相同时流动,可以形成各种各样的即所谓的流动结构,这些流动结构通常就称之为流型。
泡状流:液相是连续相,汽相以气泡的形式弥散在液相中,两相同时沿通道流动。
弹状流:它是柱状气泡和块状液团在通道的中心部分交替出现的流动。
环状流:液相在壁管上形成一个环形的连续流,而连续的汽相则在管道的中心部分流动,滴状流:通道内的流体变成许多细小的液滴悬浮在蒸汽主流中随着蒸汽流动。
、均匀流模型:假设两相均匀混合,把两相流动看作为某一个具有假想物性的单相流动,(两相流模型)、分离流模型:假设两相完全分开,把两相流动看作为各相分开的单独的流动,并考虑相(4.2两相流体的流动压降)、摩擦倍增因子:、自然循环:指在闭合回路内依靠热段(上行段)和冷段(下行段)中流体密度差所产生(4.3自然循环)地位:对反应堆系统来说,如果堆芯结构和管道就能够利用这种驱动压头推动冷却剂在一回路中循环,并带出堆内的热量。
、临界流:当流体自系统中流出的速率不再受下游压力下降的影响时,这种流动就称为临(4.4冷却剂的喷放)重要性:破口处的临界流量决定了冷却剂丧失的速度和它的大小不仅直接影响到堆芯的冷却能力,而且还决定各种安全和应急、流动不稳定性:指在一个质量流密度、压降和空泡之间存在着耦合的两相系统中,流体、密度波不稳定性:由于流量、密度和压降之间相互关系的延迟和反馈效应。