硕士 核反应堆热工分析
核反应堆热工分析整理
二.简答题1.影响功率分布的因素有哪些，分别有什么影响？答：A.燃料布置：均匀装载：中心区域会出现较高的功率峰值，限制堆的总功率输出量，且平均燃耗也较低分区装载：中心功率水平降低，外区功率水平上升，整体功率分布得到展平，平均燃耗也提高了B.控制棒：用控制棒时堆芯功率峰值对平均功率之比可能高于未受扰动的堆芯的该比值。
径向：堆寿命初期，中央控制棒插入可使径向功率分布得到展平，即中央部分中子通量及功率水平下降了，外区中子通量及功率水平提高了轴向：插入控制棒给轴向功率分布带来不利影响（如压水堆中，寿期初堆顶部插入控制棒，中子通量向堆底部歪斜；寿期末抽出控制棒，中子通量向堆顶部歪斜）C.水隙及空泡：水隙：引起附加慢化作用，使该处中子通量上升，导致周围元件功率升高，从而增大功率分布不均匀度；空泡：使周围的堆芯反应性下降2.控制棒、慢化剂和结构材料中热量产生的来源？答：A.控制棒的热源：吸收堆芯的γ辐射以及控制棒本身吸收中子的(n, α)或(n, γ)反应B.慢化剂的热源：裂变中子的慢化、吸收裂变产物放出的β粒子的一部分能量、吸收各种γ射线的能量C.结构材料的热源：几乎完全是由于吸收来自堆芯的各种γ射线3.两种沸腾的定义及特点是什么？答：大容积沸腾：定义：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的沸腾特点：液体流速很低，自然对流换热起主导作用流动沸腾：定义：指流体流经加热通道是发生的沸腾，亦称为对流沸腾特点：常发生在强迫对流工况下4.沸腾临界包括哪两类，它们的物理特点及发生的区域分别是什么？答：5.答：A.（选取合适的燃料材料和包壳材料，并限制元件芯块中心温度低于燃料的熔点，包壳表面热流密度低于临界热流密度以）保证燃料元件包壳在寿命期内完整性B.棒径选择除满足物理设计中的水铀比要求外，还须满足热工传热的要求C.（限制包壳外表面的最大温度和限制芯块----包壳交界面处的最大温度来）保证在整个寿命期不产生不良的物理化学作用D.满足结构方面要求并易于加工，工艺性能好E.经济性好，价廉6.UO 2陶瓷燃料的优缺点？答：优点：熔点高、高温和高辐照下几何形状比较稳定；高温水和液态钠中具有良好的耐腐蚀性能；与包壳材料锆合金、不锈钢的相容性好缺点：导热性能差；热梯度下的脆性7.单相流体的流动压降包括哪些，定义分别是什么？答：提升压降：指流体自截面1至截面2时由流体位能改变而引起的压力变化加速压降：指因流体速度发生改变而引起的压力变化摩擦压降：指流体沿等截面直通道流动时由沿程摩擦阻力的作用而引起的压力损失 形阻压降：指流体流经有急剧变化的固体边界时所出现的集中压力损失8.垂直加热通道中流型有哪些，分别有什么特点？答：泡状流：液相是连续相，汽相以汽泡的形式弥散在液相中，两相同时沿通道流动。
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化作 用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功 率，增大了功率分布的不均匀程度
影
响
燃料布置
功
率
分
控制棒
布
的
因 水隙及空泡
素
克服办法：采用棒束型控制棒组件
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化作 用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功 率，增大了功率分布的不均匀程度
整个堆芯的 热功率
计入位于堆 芯之外的反 射层、热屏 蔽等的释热 量
R f N f 正比 Nc 1.60211010 Fa Ef N f Vc
qv Fa E f N f
Nt Nc / Fa (qvVc )106 / Fa
106 E f N f Vc
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
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1 核裂变产生能量及其分布
裂变碎片的动能 约占总能量的 84%
裂变能的绝大部 分在燃料元件内 转换为热能，少 量在慢化剂内释 放，通常取 97.4% 在 燃 料 元 件内转换为热能
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1 核裂变产生能量及其分布
不同核素所释放出来的裂变能量是有差异的，一般认为取
Ef 200MeV
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2 堆芯功率的分布及其影响因素
非均匀堆栅阵
用具有等效截面的圆来代替原来的正方形栅元 假设热中子仅在整个慢化剂内均匀产生
运用扩散理论，燃料元件内热中子通量分布的表达式：
AI0 (K0r)
若燃料棒表面处的热中子通量为 ，则在 s s，则：
核反应堆热工分析-课程设计
%另一种带入方式%P=15.8;Nt=1.82*10^9;W=8916.66667;t_fin=287;L=3.66 ;m=121;n=265;n0=17;d_cs=0.0095 ;d_ci=0.00836 ; %%有问题d_u=0.00819 ; %%有问题s=0.0126 ;kexi=0.05;Fu=0.974;F_rn=1.35;F_zn=1.528;F_ln=1.11;F_h5e=0.95;F_qe=1.03;F_he=1.085;K_in=0.75;K_out=1.0;K_gr=1.05;f1=0.48;f2=1.02;f3=1.5;f4=1.56;f5=0.96;f6=0.48;hg=5678;%t_fout=input('请任意输入一堆芯出口温度（T=325）：t_fout='); t_fout=325;r=1;kk=0;while r>=0.0001kk=kk+1;t_p=0.5*(t_fout+t_fin);if (280<t_p<=300)cp=19.35*t_p-350;elseif (300<t_p<=320)cp=34.43*t_p-4874;elseif (320<t_p<=340)cp=84.7*t_p-20960.4;endt1=t_fin+Fu*Nt/(W*(1-kexi)*cp);r=(t1-t_fout)/t_fout;t_fout=t1;endt_p=0.5*(t_fout+t_fin);% 计算燃料棒表面平均热流密度fz=m*n*pi*d_cs*L ; %计算堆心燃料棒的总传热面积q=Fu*Nt/fz ; %燃料棒表面平均热流密度F_qn=F_rn*F_zn*F_ln; % 有问题！！q_max=q*F_qn*F_qe;ql=q*pi*d_cs ;ql_max=ql*F_qn*F_qe;%计算平均管的流速dert=0.0008;Af=m*n*(s^2-pi*d_cs^2/4)+4*n0*s*dert*m/2; %堆心内流通面积if(300<t_p<=310)v=4.25*10^(-6)*t_p+1.0002*10^(-4);elseif(310<t_p<=320)v=5.112*10^(-6)*t_p-1.672*10^(-4);elseif(320<t_p<=330)v=6.444*10^(-6)*t_p-5.9344*10^(-4);elseif(330<t_p<=340)v=9.0976*10^(-5)*t_p-1.469128*10^(-3);endV=W*(1-kexi)*v/(Af);%fprintf('V=%.4f\n',V);%计算热管流量Ab=s^2-pi*d_cs^2/4;Wh=W*(1-kexi)*Ab/Af;%fprintf('Wh=%.4f\n', Wh);%热管中的计算De=4*(s^2-pi*d_cs^2/4)/(pi*d_cs);%t_fh1=input('请任意输入第一控制体热管流体温度（T=291）：t_fh1=');t_fh1=291;r1=1;kk1=0;while r1>=0.0001kk1=kk1+1;t_fhp1=0.5*(t_fh1+t_fin);if (t_fhp1<=300)cp1=19.35*t_fhp1-350;elseif (t_fhp1<=320)cp1=34.43*t_fhp1-4874;elseif (t_fhp1<=340)cp1=84.7*t_fhp1-20960.4;endt11=t_fin+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp1*6)*f1;r1=(t11-t_fh1)/t_fh1;t_fh1=t11;endt_fhp1=0.5*(t_fh1+t_fin);%fprintf('t_fh1=%.4f\n',t_fh1);ts=346.19;%计算第一控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp1<=300)u1=(-0.40072*t_fhp1+209.504)/10^6;k1=(-1.42504*t_fhp1+994.816)/1000;pr1=(-0.40072*t_fhp1+209.504)*(0.01935*t_fhp1-0.35)/(-1.42504*t_fhp1+994.816); elseif(t_fhp1<=320)u1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)/10^6;k1=(-6.916*t_fhp1+2642.104)/1000;pr1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)*(0.03443*t_fhp1-4.874)/(-6.916*t_fhp1+2642.104); elseif(t_fhp1<=340)u1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)/10^6;k1=(-6.916*t_fhp1+2642.104)/1000;pr1=(-1.044416*t_fhp1+402.6128)*(0.0847*t_fhp1-20.9604)/(-6.916*t_fhp1+2642.104); endre1=Wh*De/(Ab*u1) ;h1=0.023*re1^0.8*pr1^0.4*k1/De ;t_csh11=t_fh1+q*F_rn*f1*F_qe/h1;t_csh12=ts+25*(q*F_rn*f1*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh11<=t_csh12)t_csh1=t_csh11;elseif(t_csh11>=t_csh12)t_csh1=t_csh12;end%fprintf('t_csh1=%.3f\n',t_csh1);%t_csh1=t_csh1;%计算包壳内壁温度%t_cih1=input('请任意输入一包壳内壁温度（T=315）:t_cih1='); t_cih1=315;r12=1;kk11=0;while r12>=0.0001kk11=kk11+1;t_cp1=0.5*(t_cih1+t_csh1);k12=0.00547*(1.8*t_cp1+32)+13.8;t12=t_csh1+ql*F_rn*F_qe*f1*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k12);r12=(t12-t_cih1)/t_cih1;t_cih1=t12;end%fprintf('t_cih1=%.4f\n',t_cih1);%计算芯块表面温度t_uh1=t_cih1+ql*F_rn*F_qe*f1/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg);%fprintf('t_uh1=%.4f\n',t_uh1);%计算芯块中心温度if(t_uh1<=400) %300 400ku1=0.051*t_uh1+6.02;elseif(t_uh1<=500) %400 500ku1=0.0451*t_uh1+8.38;elseif(t_uh1<=600) %500 600ku1=0.0404*t_uh1+10.73elseif(t_uh1<=700) %600 700ku1=0.0368*t_uh1+12.89;elseif(t_uh1<=800) %700 800ku1=0.0337*t_uh1+15.06;elseif(t_uh1<=900) %800 900ku1=0.0312*t_uh1+17.06;elseif(t_uh1<=1000) %900 1000ku1=0.0292*t_uh1+18.86;elseif(t_uh1<=1100) %1000 1100ku1=0.0255*t_uh1+22.56;elseif(t_uh1<=1200) %1100 1200ku1=0.028*t_uh1+19.81;endkuto1=ku1+ql*F_rn*F_qe*f1/(4*pi*100) ;if(kuto1<=34.93) %500 600to1=22.173*kuto1-185.8 ;elseif(kuto1<=38.65) %600 700to1=26.74*kuto1-335.02;elseif(kuto1<=42.02) %700 800to1=27.17*kuto1-446.88;elseif(kuto1<=45.14) %800 900to1=32.05*kuto1-546.79;elseif(kuto1<=48.06) %900 1000to1=34.25*kuto1-645.89;elseif(kuto1<=50.61) %1000 1100to1=39.22*kuto1-884.71;elseif(kuto1<=53.41)% 1100 1200to1=35.71*kuto1-707.5;elseif(kuto1<=55.84) %1200 1298to1=40.32*kuto1-953.63;elseif(kuto1<=58.4) %1298 1405to1=41.84*kuto1-1037;elseif(kuto1<=61.95) %1405 1560to1=43.668*kuto1-1145;elseif(kuto1<=66.87) %1560 1738to1=36.23*kuto1-682.25;elseif(kuto1<=68.86) %1378 1876to1=69.35*kuto1-2899.2;elseif(kuto1<=71.31) %1876 1990to1=46.53*kuto1-1328.1;elseif(kuto1<=74.88) %1990 2155to1=46.22*kuto1-1305.8;elseif(kuto1<=79.16) %2155 2343to1=43.93*kuto1-1134;end%fprintf('to1=%.3f\n',to1);%热管中的计算%t_fh2=input('请任意输入第二控制体热管流体温度（T=300）：t_fh2='); t_fh2=300;r2=1;kk2=0;while r2>=0.0001kk2=kk2+1;t_fhp2=0.5*(t_fh2+t_fh1);if (t_fhp2<=300)cp2=19.35*t_fhp2-350;elseif (t_fhp2<=320)cp2=34.43*t_fhp2-4874;elseif (t_fhp2<=340)cp2=84.7*t_fhp2-20960.4;endt22=t_fh1+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp2*6)*f2;r2=(t22-t_fh2)/t_fh2;t_fh2=t22;endt_fhp2=0.5*(t_fh2+t_fh1);%fprintf('t_fh2=%.4f\n', t_fh2);%计算第二控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp2<=300)u2=(-0.40072*t_fhp2+209.504)/10^6;k2=(-1.42504*t_fhp2+994.816)/1000;pr2=(-0.40072*t_fhp2+209.504)*(0.01935*t_fhp2-0.35)/(-1.42504*t_fhp2+994.816); elseif(t_fhp2<=320)u2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)/10^6;k2=(-6.916*t_fhp2+2642.104)/1000;pr2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)*(0.03443*t_fhp2-4.874)/(-6.916*t_fhp2+2642.104); elseif(t_fhp2<=340)u2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)/10^6;k2=(-6.916*t_fhp2+2642.104)/1000;pr2=(-1.044416*t_fhp2+402.6128)*(0.0847*t_fhp2-20.9604)/(-6.916*t_fhp2+2642.104); endre2=Wh*De/(Ab*u2);h2=0.023*re2^0.8*pr2^0.4*k2/De;t_csh21=t_fh2+q*F_rn*f2*F_qe/h2;t_csh22=ts+25*(q*F_rn*f2*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh21<=t_csh22)t_csh2=t_csh21;elseif(t_csh21>=t_csh22)t_csh2=t_csh22;end%fprintf('t_csh2=%.4f\n',t_csh2);%计算第二控制体包壳内壁温度%t_cih2=input('请任意输入第二控制体包壳内壁温度（例如T=350）:t_cih1='); t_cih2=350;r22=1;kk22=0;while r22>=0.0001kk22=kk22+1;t_cp2=0.5*(t_cih2+t_csh2);k22=0.00547*(1.8*t_cp2+32)+13.8;t22=t_csh2+ql*F_rn*F_qe*f2*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k22);r22=(t22-t_cih2)/t_cih2;t_cih2=t22;end%fprintf('t_cih2=%.4f\n',t_cih2);%计算芯块表面温度t_uh2=t_cih2+ql*F_rn*F_qe*f2/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg) ;;%fprintf('t_uh2=%.4f\n',t_uh2);%计算芯块中心温度if(t_uh2<=400) %300 400ku2=0.051*t_uh2+6.02;elseif(t_uh2<=500) %400 500ku2=0.0451*t_uh2+8.38;elseif(t_uh2<=600) %500 600ku2=0.0404*t_uh2+10.73elseif(t_uh2<=700) %600 700ku2=0.0368*t_uh2+12.89;elseif(t_uh2<=800) %700 800ku2=0.0337*t_uh2+15.06;elseif(t_uh2<=900) %800 900ku2=0.0312*t_uh2+17.06;elseif(t_uh2<=1000) %900 1000ku2=0.0292*t_uh2+18.86;elseif(t_uh2<=1100) %1000 1100ku2=0.0255*t_uh2+22.56;elseif(t_uh2<=1200) %1100 1200ku2=0.028*t_uh2+19.81;endkuto2=ku2+ql*F_rn*F_qe*f2/(4*pi*100) ;if(kuto2<=38.65) %600 700to2=26.74*kuto2-335.02;elseif(kuto2<=42.02) %700 800to2=27.17*kuto2-446.88;elseif(kuto2<=45.14) %800 900to2=32.05*kuto2-546.79;elseif(kuto2<=48.06) %900 1000to2=34.25*kuto2-645.89;elseif(kuto2<=50.61) %1000 1100to2=39.22*kuto2-884.71;elseif(kuto2<=53.41)% 1100 1200to2=35.71*kuto2-707.5;elseif(kuto2<=55.84) %1200 1298to2=40.32*kuto2-953.63;elseif(kuto2<=58.4) %1298 1405to2=41.84*kuto2-1037;elseif(kuto2<=61.95) %1405 1560to2=43.668*kuto2-1145;elseif(kuto2<=66.87) %1560 1738to2=36.23*kuto2-682.25;elseif(kuto2<=68.86) %1378 1876to2=69.35*kuto2-2899.2;elseif(kuto2<=71.31) %1876 1990to2=46.53*kuto2-1328.1;elseif(kuto2<=74.88) %1990 2155to2=46.22*kuto2-1305.8;elseif(kuto2<=79.16) %2155 2343to2=43.93*kuto2-1134;end%fprintf('to2=%.4f\n',to2);%热管中的计算%t_fh3=input('请任意输入第三控制体热管流体温度（T=314）：t_fh3='); t_fh3=314;r3=1;kk3=0;while r3>=0.0001kk3=kk3+1;t_fhp3=0.5*(t_fh3+t_fh2);if (t_fhp3<=300)cp3=19.35*t_fhp3-350;elseif (t_fhp3<=320)cp3=34.43*t_fhp3-4874;elseif (t_fhp3<=340)cp3=84.7*t_fhp3-20960.4;endt33=t_fh2+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp3*6)*f3;r3=(t33-t_fh3)/t_fh3;t_fh3=t33;endt_fhp3=0.5*(t_fh3+t_fh2);%fprintf('t_fh3=%.3f\n', t_fh3);%计算第三控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp3<=300)u3=(-0.40072*t_fhp3+209.504)/10^6;k3=(-1.42504*t_fhp3+994.816)/1000;pr3=(-0.40072*t_fhp3+209.504)*(0.01935*t_fhp3-0.35)/(-1.42504*t_fhp3+994.816); elseif(t_fhp3<=320)u3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)/10^6;k3=(-6.916*t_fhp3+2642.104)/1000;pr3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)*(0.03443*t_fhp3-4.874)/(-6.916*t_fhp3+2642.104); elseif(t_fhp3<=340)u3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)/10^6;k3=(-6.916*t_fhp3+2642.104)/1000;pr3=(-1.044416*t_fhp3+402.6128)*(0.0847*t_fhp3-20.9604)/(-6.916*t_fhp3+2642.104); endre3=Wh*De/(Ab*u3);h3=0.023*re3^0.8*pr3^0.4*k3/De;t_csh31=t_fh3+q*F_rn*f3*F_qe/h3;t_csh32=ts+25*(q*F_rn*f3*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh31<=t_csh32)t_csh3=t_csh31;elseif(t_csh31>=t_csh32)t_csh3=t_csh32;end%fprintf('t_csh3=%.3f\n',t_csh3);%计算第三控制体包壳内壁温度%t_cih3=input('请任意输入第三控制体包壳内壁温度（例如T=385）:t_cih3=');t_cih3=385;r33=1;kk33=0;while r33>=0.0001kk33=kk33+1;t_cp3=0.5*(t_cih3+t_csh3);k33=0.00547*(1.8*t_cp3+32)+13.8;t33=t_csh3+ql*F_rn*F_qe*f3*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k33); r33=(t33-t_cih3)/t_cih3;t_cih3=t33;end%fprintf('t_cih3=%.3f\n',t_cih3);%计算芯块表面温度t_uh3=t_cih3+ql*F_rn*F_qe*f3/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh3=%.3f\n',t_uh3);%计算芯块中心温度if(t_uh3<=400) %300 400ku3=0.051*t_uh3+6.02;elseif(t_uh3<=500) %400 500ku3=0.0451*t_uh3+8.38;elseif(t_uh3<=600) %500 600ku3=0.0404*t_uh3+10.73 ;elseif(t_uh3<=700) %600 700ku3=0.0368*t_uh3+12.89;elseif(t_uh3<=800) %700 800ku3=0.0337*t_uh3+15.06;elseif(t_uh3<=900) %800 900ku3=0.0312*t_uh3+17.06;elseif(t_uh3<=1000) %900 1000ku3=0.0292*t_uh3+18.86;elseif(t_uh3<=1100) %1000 1100ku3=0.0255*t_uh3+22.56;elseif(t_uh3<=1200) %1100 1200ku3=0.028*t_uh3+19.81;endkuto3=ku3+ql*F_rn*F_qe*f3/(4*pi*100) ;if kuto3<=38.65 %600 700to3=26.74*kuto3-335.02;elseif kuto3<=42.02 %700 800to3=27.17*kuto3-446.88;elseif(kuto3<=45.14) %800 900to3=32.05*kuto3-546.79;elseif kuto3<=48.06 %900 1000to3=34.25*kuto3-645.89;elseif kuto3<=50.61 %1000 1100to3=39.22*kuto3-884.71;elseif kuto3<=53.41 % 1100 1200to3=35.71*kuto3-707.5;elseif kuto3<=55.84 %1200 1298to3=40.32*kuto3-953.63;elseif kuto3<=58.4 %1298 1405to3=41.84*kuto3-1037;elseif kuto3<=61.95 %1405 1560to3=43.668*kuto3-1145;elseif kuto3<=66.87 %1560 1738to3=36.23*kuto3-682.25;elseif kuto3<=68.86 %1378 1876to3=69.35*kuto3-2899.2;elseif kuto3<=71.31 %1876 1990to3=46.53*kuto3-1328.1;elseif kuto3<=74.88 %1990 2155to3=46.22*kuto3-1305.8;elseif kuto3<=79.16 %2155 2343to3=43.93*kuto3-1134;end%fprintf('to3=%.3f\n',to3);%热管中的计算De=4*(s^2-pi*d_cs^2/4)/(pi*d_cs);%t_fh4=input('请任意输入第四控制体热管流体温度（T=326）：t_fh4='); t_fh4=326;r4=1;kk4=0;while r4>=0.0001kk4=kk4+1;t_fhp4=0.5*(t_fh4+t_fh3);if t_fhp4<=300cp4=19.35*t_fhp4-350;elseif t_fhp4<=320cp4=34.43*t_fhp4-4874;elseif t_fhp4<=340cp4=84.7*t_fhp4-20960.4;endt44=t_fh3+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp4*6)*f4;r4=(t44-t_fh4)/t_fh4;t_fh4=t44;endt_fhp4=0.5*(t_fh4+t_fh3);%fprintf('t_fh4=%.3f\n', t_fh4);ts=346.19;%计算第四控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp4<=300)u4=(-0.40072*t_fhp4+209.504)/10^6;k4=(-1.42504*t_fhp4+994.816)/1000;pr4=(-0.40072*t_fhp4+209.504)*(0.01935*t_fhp4-0.35)/(-1.42504*t_fhp4+994.816); elseif(t_fhp4<=320)u4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)/10^6;k4=(-6.916*t_fhp4+2642.104)/1000;pr4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)*(0.03443*t_fhp4-4.874)/(-6.916*t_fhp4+2642.104); elseif(t_fhp4<=340)u4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)/10^6;k4=(-6.916*t_fhp4+2642.104)/1000;pr4=(-1.044416*t_fhp4+402.6128)*(0.0847*t_fhp4-20.9604)/(-6.916*t_fhp4+2642.104); endre4=Wh*De/(Ab*u4);h4=0.023*re4^0.8*pr4^0.4*k4/De;t_csh41=t_fh4+q*F_rn*f4*F_qe/h4;t_csh42=ts+25*(q*F_rn*f4*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh41<=t_csh42)t_csh4=t_csh41;elseif(t_csh41>=t_csh42)t_csh4=t_csh42;end%fprintf('t_csh4=%.3f\n',t_csh4);%计算第四控制体包壳内壁温度%t_cih4=input('请任意输入第五控制体包壳内壁温度（T=386）:t_cih4=');t_cih4=386;r44=1;kk44=0;while r44>=0.0001kk44=kk44+1;t_cp4=0.5*(t_cih4+t_csh4);k44=0.00547*(1.8*t_cp4+32)+13.8;t44=t_csh4+ql*F_rn*F_qe*f4*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k44); r44=(t44-t_cih4)/t_cih4;t_cih4=t44;end%fprintf('t_cih4=%.4f\n',t_cih4);%计算芯块表面温度t_uh4=t_cih4+ql*F_rn*F_qe*f4/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh4=%.3f\n',t_uh4);%计算芯块中心温度if t_uh4<=400 %300 400ku4=0.051*t_uh4+6.02;elseif t_uh4<=500 %400 500ku4=0.0451*t_uh4+8.38;elseif t_uh4<=600 %500 600ku4=0.0404*t_uh4+10.73elseif t_uh4<=700 %600 700ku4=0.0368*t_uh4+12.89;elseif t_uh4<=800 %700 800ku4=0.0337*t_uh4+15.06;elseif t_uh4<=900 %800 900ku4=0.0312*t_uh4+17.06;elseif t_uh4<=1000 %900 1000ku4=0.0292*t_uh4+18.86;elseif t_uh4<=1100 %1000 1100ku4=0.0255*t_uh4+22.56;elseif t_uh4<=1200 %1100 1200ku4=0.028*t_uh4+19.81;endkuto4=ku4+ql*F_rn*F_qe*f4/(4*pi*100);if kuto4<=38.65 %600 700to4=26.74*kuto4-335.02;elseif kuto4<=42.02 %700 800to4=27.17*kuto4-446.88;elseif kuto4<=45.14 %800 900to4=32.05*kuto4-546.79;elseif kuto4<=48.06 %900 1000to4=34.25*kuto4-645.89;elseif kuto4<=50.61 %1000 1100to4=39.22*kuto4-884.71;elseif kuto4<=53.41 % 1100 1200to4=35.71*kuto4-707.5;elseif kuto4<=55.84 %1200 1298to4=40.32*kuto4-953.63;elseif kuto4<=58.4 %1298 1405to4=41.84*kuto4-1037;elseif kuto4<=61.95 %1405 1560to4=43.668*kuto4-1145;elseif kuto4<=66.87 %1560 1738to4=36.23*kuto4-682.25;elseif kuto4<=68.86 %1738 1876to4=69.35*kuto4-2899.2;elseif kuto4<=71.31 %1876 1990to4=46.53*kuto4-1328.1;elseif kuto4<=74.88 %1990 2155to4=46.22*kuto4-1305.8;elseif kuto4<=79.16 %2155 2343to4=43.93*kuto4-1134;end%fprintf('to4=%.3f\n',to4);%热管中的计算%t_fh5=input('请任意输入第五控制体热管流体温度（T=332）：t_fh5='); t_fh5=332;r5=1;kk5=0;while r5>=0.0001kk5=kk5+1;t_fhp5=0.5*(t_fh5+t_fh4);if t_fhp5<=300cp5=19.35*t_fhp5-350;elseif t_fhp5<=320cp5=34.43*t_fhp5-4874;elseif t_fhp5<=340cp5=84.7*t_fhp5-20960.4;endt55=t_fh4+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp5*6)*f5;r5=(t55-t_fh5)/t_fh5;endt_fhp5=0.5*(t_fh5+t_fh5);%fprintf('t_fh5=%.4f\n', t_fh5);%计算第五控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp5<=300)u5=(-0.40072*t_fhp5+209.504)/10^6;k5=(-1.42504*t_fhp5+994.816)/1000;pr5=(-0.40072*t_fhp5+209.504)*(0.01935*t_fhp5-0.35)/(-1.42504*t_fhp5+994.816); elseif(t_fhp5<=320)u5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)/10^6;k5=(-6.916*t_fhp5+2642.104)/1000;pr5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)*(0.03443*t_fhp5-4.874)/(-6.916*t_fhp5+2642.104); elseif(t_fhp5<=340)u5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)/10^6;k5=(-6.916*t_fhp5+2642.104)/1000;pr5=(-1.044416*t_fhp5+402.6128)*(0.0847*t_fhp5-20.9604)/(-6.916*t_fhp5+2642.104); endre5=Wh*De/(Ab*u5);h5=0.023*re5^0.8*pr5^0.4*k5/De;t_csh51=t_fh5+q*F_rn*f5*F_qe/h5;t_csh52=ts+25*(q*F_rn*f5*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh51<=t_csh52)t_csh5=t_csh51;elseif(t_csh51>=t_csh52)t_csh5=t_csh52;end%fprintf('t_csh5=%.4f\n',t_csh5);%计算第五控制体包壳内壁温度%t_cih5=input('请任意输入第五控制体包壳内壁温度（T=371）:t_cih5=');t_cih5=371;r55=1;kk55=0;while r55>=0.00001kk55=kk55+1;t_cp5=0.5*(t_cih5+t_csh5);k55=0.00547*(1.8*t_cp5+32)+13.8;t55=t_csh5+ql*F_rn*F_qe*f5*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k55);r55=(t55-t_cih5)/t_cih5;end%fprintf('t_cih5=%.4f\n',t_cih5);%计算芯块表面温度t_uh5=t_cih5+ql*F_rn*F_qe*f5/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh5=%.4f\n',t_uh5);%计算芯块中心温度if t_uh5<=400 %300 400ku5=0.051*t_uh5+6.02;elseif t_uh5<=500 %400 500ku5=0.0451*t_uh5+8.38;elseif t_uh5<=600 %500 600ku5=0.0404*t_uh5+10.73;elseif t_uh5<=700 %600 700ku5=0.0368*t_uh5+12.89;elseif t_uh5<=800 %700 800ku5=0.0337*t_uh5+15.06;elseif t_uh5<=900 %800 900ku5=0.0312*t_uh5+17.06;elseif t_uh5<=1000 %900 1000ku5=0.0292*t_uh5+18.86;elseif t_uh5<=1100 %1000 1100ku5=0.0255*t_uh5+22.56;elseif t_uh5<=1200 %1100 1200ku5=0.028*t_uh5+19.81;endkuto5=ku5+ql*F_rn*F_qe*f5/(4*pi*100);if kuto5<=38.65 %600 700to5=26.74*kuto5-335.02;elseif kuto5<=42.02 %700 800to5=27.17*kuto5-446.88;elseif kuto5<=45.14 %800 900to5=32.05*kuto5-546.79;elseif kuto5<=48.06 %900 1000to5=34.25*kuto5-645.89;elseif kuto5<=50.61 %1000 1100to5=39.22*kuto5-884.71;elseif kuto5<=53.41 % 1100 1200to5=35.71*kuto5-707.5;elseif kuto5<=55.84 %1200 1298to5=40.32*kuto5-953.63;elseif kuto5<=58.4 %1298 1405to5=41.84*kuto5-1037;elseif kuto5<=61.95 %1405 1560to5=43.668*kuto5-1145;elseif kuto5<=66.87 %1560 1738to5=36.23*kuto5-682.25;elseif kuto5<=68.86 %1738 1876to5=69.35*kuto5-2899.2;elseif kuto5<=71.31 %1876 1990to5=46.53*kuto5-1328.1;elseif kuto5<=74.88 %1990 2155to5=46.22*kuto5-1305.8;elseif kuto5<=79.16 %2155 2343to5=43.93*kuto5-1134;end%fprintf('to5=%.3f\n',to5);%热管中的计算%t_fh6=input('请任意输入第六控制体热管流体温度（T=336）：t_fh6='); t_fh6=336;r6=1;kk6=0;while r6>=0.0001kk6=kk6+1;t_fhp6=0.5*(t_fh6+t_fh5);if t_fhp6<=300cp6=19.35*t_fhp6-350;elseif t_fhp6<=320cp6=34.43*t_fhp6-4874;elseif t_fhp6<=340cp6=84.7*t_fhp6-20960.4;endt66=t_fh5+q*F_rn*F_he*F_h5e*pi*L*d_cs/(Wh*cp6*6)*f6;r6=(t66-t_fh6)/t_fh6;t_fh6=t66;endt_fhp6=0.5*(t_fh6+t_fh6);%fprintf('t_fh6=%.4f\n', t_fh6);%计算第六控制体出口处的包壳外壁温if(t_fhp6<=300)u6=(-0.40072*t_fhp6+209.504)/10^6;k6=(-1.42504*t_fhp6+994.816)/1000;pr6=(-0.40072*t_fhp6+209.504)*(0.01935*t_fhp6-0.35)/(-1.42504*t_fhp6+994.816); elseif(t_fhp6<=320)u6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)/10^6;k6=(-6.916*t_fhp6+2642.104)/1000;pr6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)*(0.03443*t_fhp6-4.874)/(-6.916*t_fhp6+2642.104); elseif(t_fhp6<=340)u6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)/10^6;k6=(-6.916*t_fhp6+2642.104)/1000;pr6=(-1.044416*t_fhp6+402.6128)*(0.0847*t_fhp6-20.9604)/(-6.916*t_fhp6+2642.104); endre6=Wh*De/(Ab*u6);h6=0.023*re6^0.8*pr6^0.4*k6/De;t_csh61=t_fh6+q*F_rn*f6*F_qe/h6;t_csh62=ts+25*(q*F_rn*f6*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh61<=t_csh62)t_csh6=t_csh61;elseif(t_csh61>=t_csh62)t_csh6=t_csh62;end%fprintf('t_csh6=%.4f\n',t_csh6);%计算第六控制体包壳内壁温度%t_cih6=input('请任意输入第六控制体包壳内壁温度（T=358）:t_cih6=');t_cih6=358;r66=1;kk66=0;while r66>=0.00001kk66=kk66+1;t_cp6=0.5*(t_cih6+t_csh6);k66=0.00547*(1.8*t_cp6+32)+13.8;t66=t_csh6+ql*F_rn*F_qe*f6*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k66);r66=(t66-t_cih6)/t_cih6;t_cih6=t66;end%fprintf('t_cih6=%.4f\n',t_cih6);%计算芯块表面温度t_uh6=t_cih6+ql*F_rn*F_qe*f6/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %fprintf('t_uh6=%.4f\n',t_uh6);%计算芯块中心温度if t_uh6<=400 %300 400ku6=0.051*t_uh6+6.02;elseif t_uh6<=500 %400 500ku6=0.0451*t_uh6+8.38;elseif t_uh6<=600 %500 600ku6=0.0404*t_uh6+10.73elseif t_uh6<=700 %600 700ku6=0.0368*t_uh6+12.89;elseif t_uh6<=800 %700 800ku6=0.0337*t_uh6+15.06;elseif t_uh6<=900 %800 900ku6=0.0312*t_uh6+17.06;elseif t_uh6<=1000 %900 1000ku6=0.0292*t_uh6+18.86;elseif t_uh5<=1100 %1000 1100ku6=0.0255*t_uh6+22.56;elseif t_uh6<=1200 %1100 1200ku6=0.028*t_uh6+19.81;endkuto6=ku6+ql*F_rn*F_qe*f6/(4*pi*100);if kuto6<=38.65 %600 700to6=26.74*kuto6-335.02;elseif kuto6<=42.02 %700 800to6=27.17*kuto6-446.88;elseif kuto6<=45.14 %800 900to6=32.05*kuto6-546.79;elseif kuto6<=48.06 %900 1000to6=34.25*kuto6-645.89;elseif kuto6<=50.61 %1000 1100to6=39.22*kuto6-884.71;elseif kuto6<=53.41 % 1100 1200to6=35.71*kuto6-707.5;elseif kuto6<=55.84 %1200 1298to6=40.32*kuto6-953.63;elseif kuto6<=58.4 %1298 1405to6=41.84*kuto6-1037;elseif kuto6<=61.95 %1405 1560to6=43.668*kuto6-1145;elseif kuto6<=66.87 %1560 1738to6=36.23*kuto6-682.25;elseif kuto6<=68.86 %1738 1876to6=69.35*kuto6-2899.2;elseif kuto6<=71.31 %1876 1990to6=46.53*kuto6-1328.1;elseif kuto6<=74.88 %1990 2155to6=46.22*kuto6-1305.8;elseif kuto6<=79.16 %2155 2343to6=43.93*kuto6-1134;end%fprintf('to6=%.4f\n',to6);%热管中的计算f0=1/L;t_fh0=t_fin;ts=346.19;%计算第一控制体出口处的包壳外壁温if(t_fh0<=300)u0=(-0.40072*t_fh0+209.504)/10^6;k0=(-1.42504*t_fh0+994.816)/1000;pr0=(-0.40072*t_fh0+209.504)*(0.01935*t_fh0-0.35)/(-1.42504*t_fh0+994.816); elseif(t_fh0<=320)u0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)/10^6;k0=(-6.916*t_fh0+2642.104)/1000;pr0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)*(0.03443*t_fh0-4.874)/(-6.916*t_fh0+2642.104); elseif(t_fh0<=340)u0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)/10^6;k0=(-6.916*t_fh0+2642.104)/1000;pr0=(-1.044416*t_fh0+402.6128)*(0.0847*t_fh0-20.9604)/(-6.916*t_fh0+2642.104); endre0=Wh*De/(Ab*u0) ;h0=0.023*re0^0.8*pr0^0.4*k0/De ;t_csh01=t_fh0+q*F_rn*f0*F_qe/h0;t_csh02=ts+25*(q*F_rn*f0*F_qe/10^6)^0.25*exp(-P/6.2);if(t_csh01<=t_csh02)t_csh0=t_csh01;elseif(t_csh01>=t_csh02)t_csh0=t_csh02;end%fprintf('t_csh0=%.3f\n',t_csh0);%计算包壳内壁温度t_cih0=300;r0=1;kk0=0;while r0>=0.0001kk0=kk0+1;t_cp0=0.5*(t_cih0+t_csh0);k02=0.00547*(1.8*t_cp0+32)+13.8;t02=t_csh0+ql*F_rn*F_qe*f0*log(d_cs/d_ci)/(2*pi*k02); r0=(t02-t_cih0)/t_cih0;t_cih0=t02;end%计算芯块表面温度t_uh0=t_cih0+ql*F_rn*F_qe*f0/(pi*0.5*(d_ci+d_u)*hg); %计算芯块中心温度if(t_uh0<=400) %300 400ku0=0.051*t_uh0+6.02;elseif(t_uh0<=500) %400 500ku0=0.0451*t_uh0+8.38;elseif(t_uh0<=600) %500 600ku0=0.0404*t_uh0+10.73elseif(t_uh0<=700) %600 700ku0=0.0368*t_uh0+12.89;elseif(t_uh0<=800) %700 800ku0=0.0337*t_uh0+15.06;elseif(t_uh0<=900) %800 900ku0=0.0312*t_uh0+17.06;elseif(t_uh0<=1000) %900 1000ku0=0.0292*t_uh0+18.86;elseif(t_uh0<=1100) %1000 1100ku0=0.0255*t_uh0+22.56;elseif(t_uh0<=1200) %1100 1200ku0=0.028*t_uh0+19.81;endkuto0=ku0+ql*F_rn*F_qe*f0/(4*pi*100) ;if(kuto0<=26.42) %300 400to0=19.61*kuto0-118.04;elseif(kuto0<=34.93) %500 600to0=22.173*kuto0-185.8 ;elseif(kuto0<=38.65) %600 700to0=26.74*kuto0-335.02;elseif(kuto0<=42.02) %700 800to0=27.17*kuto0-446.88;elseif(kuto0<=45.14) %800 900to0=32.05*kuto0-546.79;elseif(kuto0<=48.06) %900 1000to0=34.25*kuto0-645.89;elseif(kuto0<=50.61) %1000 1100to0=39.22*kuto0-884.71;elseif(kuto0<=53.41)% 1100 1200to0=35.71*kuto0-707.5;elseif(kuto0<=55.84) %1200 1298to0=40.32*kuto0-953.63;elseif(kuto0<=58.4) %1298 1405to0=41.84*kuto0-1037;elseif(kuto0<=61.95) %1405 1560to0=43.668*kuto0-1145;elseif(kuto0<=66.87) %1560 1738to0=36.23*kuto0-682.25;elseif(kuto0<=68.86) %1378 1876to0=69.35*kuto0-2899.2;elseif(kuto0<=71.31) %1876 1990to0=46.53*kuto0-1328.1;elseif(kuto0<=74.88) %1990 2155to0=46.22*kuto0-1305.8;elseif(kuto0<=79.16) %2155 2343to0=43.93*kuto0-1134;end%fprintf('to0=%.3f\n',to0);fprintf('q=%.4f\nq_max=%.4f\nql=%.4f\nql_max=%.4f\n ',q,q_max,ql,ql_max); fprintf('t_fout=%.4f\n',t_fout)fprintf('V=%.4f\n',V);fprintf('Wh=%.4f\n', Wh);fprintf('t_fh0=%.4f\nt_csh0=%.4f\nt_cih0=%.4ft_uh0=%.4f\n5_to0=%.4f\n',t_fh0,t_csh0,t_cih0,t_ uh0,to0);fprintf('t_fh1=%.4f\n',t_fh1);fprintf('t_csh1=%.4f\n',t_csh1);fprintf('t_cih1=%.4f\n',t_cih1);fprintf('t_uh1=%.4f\n',t_uh1);fprintf('to1=%.4f\n',to1);fprintf('t_fh2=%.4f\n',t_fh2);fprintf('t_csh2=%.4f\n',t_csh2);fprintf('t_cih2=%.4f\n',t_cih2);fprintf('t_uh2=%.4f\n',t_uh2);fprintf('to2=%.4f\n',to2);fprintf('t_fh3=%.4f\n',t_fh3);fprintf('t_csh3=%.4f\n',t_csh3);fprintf('t_cih3=%.4f\n',t_cih3);fprintf('t_uh3=%.4f\n',t_uh3);fprintf('to3=%.4f\n',to3);fprintf('t_fh4=%.4f\n',t_fh4);fprintf('t_csh4=%.4f\n',t_csh4);fprintf('t_cih4=%.4f\n',t_cih4);fprintf('t_uh4=%.4f\n',t_uh4);fprintf('to4=%.4f\n',to4);fprintf('t_fh5=%.4f\n',t_fh5);fprintf('t_csh5=%.4f\n',t_csh5);fprintf('t_cih5=%.4f\n',t_cih5);fprintf('t_uh5=%.4f\n',t_uh5);fprintf('to5=%.3f\n',to5);fprintf('t_fh6=%.4f\n',t_fh6);fprintf('t_csh6=%.4f\n',t_csh6);fprintf('t_cih6=%.4f\n',t_cih6);fprintf('t_uh6=%.4f\n',t_uh6);fprintf('to6=%.4f\n',to6);Hfs=1642.8*10^3;Hgs=2589.98*10^3;Hfg=Hgs-Hfs;G=W*(1-kexi)/Af;g=9.8;if (t_fin<=290)H0=(5.146*t_fin-208.22)*10^3;elseif (t_fin<=300)elseif (t_fin<=310)H0=(5.59*t_fin-339.44)*10^3;elseif (t_fin<=320)H0=(5.932*t_fin-445.46)*10^3;elseif (t_fin<=330)H0=(6.422*t_fin-602.26)*10^3;elseif (t_fin<=340)H0=(7.23*t_fin-868.9)*10^3;elseif (t_fin<=350)H0=(104.63*t_fin-33984.9)*10^3;endXe0=(H0-Hfs)/Hfg;q_DNB0=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe0))*((0.1484-1.596*Xe0+0.1729*Xe0*abs(Xe0))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe0)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H0));DNBR0=q_DNB0/(q*F_rn*F_qe*f0);%H1if (t_fh1<=290)H1=(5.146*t_fh1-208.22)*10^3;elseif (t_fh1<=300)H1=(5.344*t_fh1-265.64)*10^3;elseif (t_fh1<=310)H1=(5.59*t_fh1-339.44)*10^3;elseif (t_fh1<=320)H1=(5.932*t_fh1-445.46)*10^3;elseif (t_fh1<=330)H1=(6.422*t_fh1-602.26)*10^3;elseif (t_fh1<=340)H1=(7.23*t_fh1-868.9)*10^3;elseif (t_fh1<=350)H1=(104.63*t_fh1-33984.9)*10^3;endXe1=(H1-Hfs)/Hfg;q_DNB1=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe1))*((0.1484-1.596*Xe1+0.1729*Xe1*abs(Xe1))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe1)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H0));DNBR1=q_DNB1/(q*F_rn*F_qe*f1);if (t_fh2<=290)elseif (t_fh2<=300)H2=(5.344*t_fh2-265.64)*10^3;elseif (t_fh2<=310)H2=(5.59*t_fh2-339.44)*10^3;elseif (t_fh2<=320)H2=(5.932*t_fh2-445.46)*10^3;elseif (t_fh2<=330)H2=(6.422*t_fh2-602.26)*10^3;elseif (t_fh2<=340)H2=(7.23*t_fh2-868.9)*10^3;elseif (t_fh2<=350)H2=(104.63*t_fh2-33984.9)*10^3;endXe2=(H2-Hfs)/Hfg;q_DNB2=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe2))*((0.1484-1.596*Xe2+0.1729*Xe2*abs(Xe2))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe2)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H1));DNBR2=q_DNB2/(q*F_rn*F_qe*f2);if (t_fh3<=290)H3=(5.146*t_fh3-208.22)*10^3;elseif (t_fh3<=300)H3=(5.344*t_fh3-265.64)*10^3;elseif (t_fh3<=310)H3=(5.59*t_fh3-339.44)*10^3;elseif (t_fh3<=320)H3=(5.932*t_fh3-445.46)*10^3;elseif (t_fh3<=330)H3=(6.422*t_fh3-602.26)*10^3;elseif (t_fh3<=340)H3=(7.23*t_fh3-868.9)*10^3;elseif (t_fh3<=350)H3=(104.63*t_fh3-33984.9)*10^3;endXe3=(H3-Hfs)/Hfg;q_DNB3=3.154*10^6*((2.022-6.238*10^(-8)*P)+(0.1722-1.43*10^(-8)*P)*exp((18.177-5.987*1 0^(-7)*P)*Xe3))*((0.1484-1.596*Xe3+0.1729*Xe3*abs(Xe3))*0.2049*G/10^6+1.037)*(1.157-0. 869*Xe3)*(0.2664+0.8357*exp(-124*De))*(0.8258+0.341*10^(-6)*(Hfs-H2));DNBR3=q_DNB3/(q*F_rn*F_qe*f3);if (t_fh4<=290)H4=(5.146*t_fh4-208.22)*10^3;elseif (t_fh4<=300)。
核反应堆热工分析09
10
热流密度工程热点因子 FqE
FqE
qh,max qn,max
qn,max q qn,max
1
q 1 3( ) qn ,max qn ,max
qE
焓升工程热管因子
由燃料芯块直径、密度及裂变物质富集度的加工误差所引起的焓升工程热管因子
FE H ,1 1 3(
DNBR 利用专门公式计算得到的堆内某处的临界热流密度 该处的实际热流密度
在整个堆芯内DNBR的最小值称为最小临界热流密度或最小偏离核 态沸腾比或最小DNBR比。
4
9.2 热管因子和热点因子
9.2.1 核热管因子和核热点因子
积分功率输出最大的冷却剂通道通常就称为热管或热通道； 某一燃料元件表面热流密度最大的点就称为热点。
W W h,min,3
Wh,min,3 Wh,min,4
考虑热管内冷却剂流量再分配时的焓升工程热管分因子
F
E H ,4
hh,max,4 hn,max,3
Qn,max / Wh,min,4 Qn,max / Wh,min,3
考虑相邻通道冷却剂间相互交混的焓升工程热管分因子
F
E H ,5
[
2 (4 P dcs , n ) /( d cs , n ) 2 h ,min
2
d
2 cs , h ,max
) /( dcs ,h,max )
]
1 b 2 b
11
堆芯下腔室冷却剂流量分配不均匀的焓升工程热管分因子
F
E H ,3
Qn,max / Wh,min,3 Qn,max / W
N q E q
核反应堆热工分析
运用扩散理论，燃料元件内热中子通量分布的表达式：
AI0 ( K0r )
若燃料棒表面处的热中子通量为
s ，则：
，则在
s
处， r
R0
I0 ( K0r ) s I 0 ( K 0 R0 )
2
堆芯功率的分布及其影响因素
补偿棒
补偿棒是用于抵消寿期初大量的 剩余反应性的
2
堆芯功率的分布及其影响因素
轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化 作用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的 功率，增大了功率分布的不均匀程度
影 响 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
克服办法：采用棒束型控制棒组件
2
1
核裂变产生能量及其分布
不同核素所释放出来的裂变能量是有差异的，一般认为 取 E f 200MeV
堆内热源及其分布还与时间有关，新装料、平衡运行和停堆后都不 相同 输出燃料元件内产生的热量的热工水力问题就成为反应堆设计的关 键
2
堆芯功率的分布及其影响因素
释热率
堆内热源的分 布函数和中子 单位体积的 通量的分布函 数相同 释热率
堆芯最大体积释热率
qv,max Fa E f N f 0
2
堆芯功率的分布及其影响因素
均匀裸堆中的中子通量分布
2
堆芯功率的分布及其影响因素
均匀装载燃料方案： 早期的压水堆采用此方案 优点：装卸料方便 缺点：功率分布过于不平均，平均燃耗低
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
影 响 功 率 分 布 的 因 素
(r , z ) 0 J 0 (2.405
外推半径：R e
核反应堆热工分析
核反应堆热工分析核反应堆热工分析是指对核反应堆的热力学和动力学性质进行评估和分析。
在核反应堆的设计和操作过程中，热工分析是至关重要的一步。
核反应堆是利用核反应的原理来产生大量能量的一种设备。
核反应堆通常用于发电、生产同位素、研究等领域。
核反应堆的基本工作原理是将一些放射性物质放入到反应堆中，在核反应的过程中释放出大量的热能，以此来驱动涡轮机发电。
核反应堆的热工分析主要关注的是反应堆内的热力学和动力学特性。
在核反应堆中，核燃料的裂变会产生大量的热，这些热需要通过反应堆内的冷却剂来传递到发电设备。
因此，热工分析的主要任务是评估反应堆中热量的产生和传递，以便在设计和操作过程中避免过热或过冷的问题。
核反应堆的热工分析可以通过多种方法进行，其中最常见的方法是数值模拟。
数值模拟是指使用计算机模拟反应堆内复杂的热力学和动力学过程，以便更好地理解反应堆内的热传递和热力学行为。
在数值模拟中，需要考虑的因素包括反应堆内燃料的构成和排布、冷却剂的流动和热传递、反应堆的几何形状等。
另外，通过实验来验证和修正数值模拟模型也是非常重要的一项工作。
实验可以获得反应堆内的温度、压力、流速等关键参数，以进一步改进数值模拟模型。
同时，在实际操作中对反应堆进行连续监测和评估也是必不可少的。
核反应堆热工分析的结果可以帮助反应堆设计师和操作员更好地了解反应堆内的热力学行为，并且可以预测反应堆在不同工作条件下的热传递行为。
这些分析结果可以用于优化反应堆的设计，提高反应堆的效率和安全性。
总之，核反应堆热工分析是核反应堆设计和操作中不可或缺的一步。
通过热工分析可以更好地了解反应堆内的热力学和动力学行为，预测反应堆在不同工作条件下的性能，提高反应堆的效率和安全性。
除了数值模拟和实验外，还有一些重要的因素需要考虑，这些因素包括：1. 燃料特性燃料的特性直接影响反应堆内的核反应过程，从而影响热传递效率。
例如，燃料的粒度和密度会影响其热传递特性，而燃料的化学成分和裂变产物的特性也会影响其热放射。
核反应堆热工分析02剖析
因 水隙及空泡 素
度的燃料，高富集度的装在最外区，低富 集度的在中心。
优点：堆芯功率分布得到展平，提高平均
燃耗
8
2 堆芯功率的分布及其影响因素
➢ 三区分批装料时的归一化功率分布图：
影
响
燃料布置
功
率
分
控制棒
布
的
因 水隙及空泡
素
通常I区的燃料富集度是最低的，III区的燃料富集度最高
9
2 堆芯功率的分布及其影响因素
➢ 非均匀堆栅阵
用具有等效截面的圆来代替原来的正方形栅元 假设热中子仅在整个慢化剂内均匀产生
运用扩散理论，燃料元件内热中子通量分布的表达式：
AI0 (K0r)
➢ 若燃料棒表面处的热中子通量为
s，则：
s
I0 (K0r) I0 (K0 R0 )
，则s在
r处，R0
16
2 堆芯功率的分布及其影响因素
11
2 堆芯功率的分布及其影响因素
影
响
燃料布置
功
率
分
分
控制棒
布
类
的
因 水隙及空泡
素
停堆棒通常在堆芯的外面，只有
停堆棒 在需要停堆的时候才迅速插入堆 芯
调节棒
调节棒是用于反应堆正常运行时 功率的调节
补偿棒
补偿棒是用于抵消寿期初大量的 剩余反应性的
12
2 堆芯功率的分布及其影响因素
➢轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢 化作用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元 件的功率，增大了功率分布的不均匀程度
(r,
z)
0
J0
(2.405
r Re
)
cos
核反应堆热工分析要点
《核反应堆热工分析》期末复习要点第二章堆的热源及其分布1、裂变能的近似分配（16页）2、了解堆芯功率的分布及其影响因素（17页4个公式中的参数物理意义及变化影响）3、影响功率分布的因素（19页——21页的黑体标题，内容了解）4、停堆后的功率（25页）5、剩余裂变功率的衰减（25页——26页）6、衰变功率的衰减（27页）第三章堆的传热过程1、导热的概念（30页）2、记忆热传导微分方程（30页公式3-1）3、公式3-3和公式3-12的推导（31页、33页）4、Dittus-Boelter公式；沸腾曲线（34页；37页）5、产生沸腾的下限公式（39页公式3-26）6、沸腾临界的定义以及快速烧毁和慢速烧毁（40页——41页）7、过渡沸腾传热的定义（41页）8、选择包壳材料要考虑的因素（48页，共7点）9、热静效应（51页）10、燃料芯块的肿胀含义（52页）11、积分热导率的定义，以及定义积分热导率的意义（58页）第四章堆内流体的流动过程及水力分析1、单相流体的流动压降组成（87页——92页的黑体标题，共4点）2、Darcy-Weisbach公式及各项参数意义（87页公式4-4）3、Blausius关系式及使用范围（88页）4、截面突然扩大或缩小时的局部压降计算公式（92页——93页，公式4-21和公式4-26）5、多相流的定义（99页）5、什么叫流型以及四种主要流型（99页——100页）6、静态含汽量、流动含汽量、平衡含汽量、空泡份额、滑速比定义式（101页——102页）7、公式4-49的推导（103页）8、自然循环的概念，影响自然循环的因素及解决办法（120页——123页）9、临界流的定义（123页）10、单相流体的临界流（124页）11、引起流动不稳定性的原因（133页）12、两相流不稳定性的分类和定义（133页——134页）13、流量漂移的特点（134页）14、水动力稳定性准则（136页公式4-176）第五章 堆芯稳态热工分析1、热工设计准则（144页——145页）2、热管和热点的定义（154页）3、热流密度核热点因子Nq F 的计算式（155页公式5-26）4、焓升热管因子NH F ∆的计算式（155页）5、降低热管因子和热点因子的途径（157页）6、只有流动交混因子EH F ∆的值小于1，其他都大于1（158页）7、W —3公式中的平衡含汽量e x 的范围以及3种修正（168页——170页）8、核反应堆热工参数的选择（174页——175页）9、蒸汽发生器中温差的最小值的取定及其范围（176页）10、图5-12的,e R N 的选择及其原因（179页）11、燃料元件的表面热流密度核DNBR 沿轴向变化示意图（179页）第六章 堆芯瞬态热工分析1、棒状元件的导热微分方程（202页公式6-2）2、四类电厂工况考虑反应堆的安全性（218页——219页）3、专设安全系统（220页，共3个）。
核反应堆热工分析(热工部分)
影 响 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
通常I区的燃料富集度是最低的，III区的燃料富集度最高
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二
2.堆芯功率的分布及其影响因素
控制棒一般均匀布置在高中子通量的区域，既提高 控制棒的效率，又有利于径向中子通量的展平
影 响 功 率 分 布 的 因 素
燃料布置 控制棒 水隙及空泡
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四
停堆后的功率
在反应堆停堆后，由于中子在很短一段时间内还会引起裂变，裂变产物的 衰变以及中子俘获产物的衰变还会持续很长时间，因而堆芯仍有一定的释 热率。这种现象称为停堆后的释热，与此相应的功率称为停堆后的剩余功 率。
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四
停堆后的功率
剩余中子引起的裂变 燃料棒内储存的显热
(r , z ) 0 J 0 (2.405
外推半径：R e
r z ) cos Re LRe
R R R 0.71tr 外推高度： LRe LR 2LR LR 1.42tr
堆芯的释热率分布
r z qv (r , z ) qv ,max J 0 (2.405 ) cos Re LRe
二
1.核裂变4% 裂变能的绝大部 分在燃料元件内 转换为热能，少 量在慢化剂内释 放 ， 通 常 取 97.4% 在 燃 料 元 件内转换为热能
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二
1.核裂变产生能量及其分布
不同核素所释放出来的裂变能量是有差异的，一般认为取 E f 200 MeV
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反应堆热工水力学
堆内释热
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1 一
1.核反应堆热工分析的任务
安全：
稳定运行，能 适应瞬态稳态 变化，且保证 在一般事故工 况下堆芯不会 破坏，最严重 事故工况下也 要保证堆芯放 射性不泄漏
第四章 核反应堆热工学
25
4.3 输热和单相对流传热
燃料包壳表面及冷却剂的轴向温度分布
Tf ( z) —— z 处冷却剂的温度； TS ( z ) —— z 处包壳表面的温度； Tm ( z) —— z 处燃料中心的温度； zm —— 燃料中心温度最高处； zC —— 包壳表面温度最高处。
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一侧表面的释热率 对于球状燃料，
QS qV FS F ——表面积
S ——半厚度
qV r 2 温度分布 T (r ) Tm 6U 4 3 Q R qV 表面的释热率 S 3
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上节回顾
反应堆热工学主要研究：
（1）反应堆燃料和结构材料的释热；
（2）燃料和包壳材料的热传导； （3）包壳与冷却剂的对流换热等。
M ——慢化剂密度
a ——堆芯材料平均密度
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4.1 核反应堆的释热
通过慢化中子释热
qV ,M ,n 1.6021013 (s F )E MW / m3
qV ,M ,n ——慢化剂通过慢化中子的体积释热率 s ——快中子的宏观弹性散射截面
F ——快中子通量密度
② 元件壁面与冷却剂之间的对流传热
③ 冷却剂将热量传到堆外的输热
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4.2 核反应堆部件的热传导
4.2.1 棒状元件的热传导 燃料元件横截面上的温度分布 对于棒状芯块，可采用一维稳态热传导方程，
qV 2T 1 T 0 2 r r r U qV r 2 解得，T (r ) Tm 4U Tm ——芯块中心温度
堆总释热量的份额
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22
上节回顾
核反应堆热工分析01
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课程介绍
38
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课程介绍
39
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课程介绍
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沸水堆
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课程介绍
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沸水堆
13介绍
43
沸水堆
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快中子堆
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重水堆
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重水堆
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高温气冷堆
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压水堆燃料组件
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压水堆燃料组件
圆柱形二氧化铀陶瓷芯块 燃料芯块装在锆合金管内 燃料棒用多个定位格架定位 17x17排列正方形燃料组件 组件有空心管
用来插控制棒或测量引线。 起着骨架的作用。
组件外围不加方形组件盒 长约4m，边长约20cm
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上 部 堆 内 构 件
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课程介绍
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冷却剂的循环
➢ 压水堆堆内冷却剂流程：
压力容器进口接管沿压力 容器和堆芯吊兰间环腔向下压 力容器下封头处的下腔室堆芯 支承板，流量分配孔板和堆芯下 栅格板堆芯上栅格板压力容 器出口接管。
核反应堆热工分析——实验指导2
DNBR =
qDNB ,h ( z ) q( z )
=
q ⋅ FRN ⋅ FqE ⋅ ϕ ( z )
qDNB ,h ( z )
8. 计算热管中的压降 单相流体的摩擦压降
L ρV 2 ΔPf = f ⋅ ⋅ De 2
= f⋅
n
L G 2υ ⋅ De 2
0.60
式中
⎛ μ ⎞ ⎛ 0.3164 ⎞ ⎛ μ w ⎞ ⋅⎜ f = f iso ⋅ ⎜ w ⎟ = ⎜ ⎜ μ f ⎟ ⎝ Re0.25 ⎟ ⎜ μf ⎟ ⎟ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
式中： h( z ) 可以用 Nu =
h( z ) De = 0.023Re0.8 Pr 0.4 来求。 k ( z) Pr 0.4 ⋅ k ( z) De
所以， h( z ) = 0.023Re
0.8
式中： Re =
G ⋅ De
μ
=
Wh De ⋅ Ab μ
π ⎛ ⎞ 4 ⎜ S 2 − d cs 2 ⎟ 4A 4 ⎠ De = b = ⎝ U π d cs
流体的 k ( z ) 、 μ ( z ) 和 Pr 数根据流体的压力和温度由表查得。 如果流体已经达到过冷沸腾，用 Jens-Lottes 公式：
⎛ q ⋅ FRN ⋅ ϕ ( z ) ⋅ FqE tw − ts = 25 ⎜ ⎜ 106 ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0.25
⋅e
⎛ p ⎞ −⎜ ⎟ ⎝ 6.2 ⎠
反应堆热工课程设计任务书
某压水堆的冷却剂和慢化剂都是水，用二氧化铀作燃料，用 Zr-4 作燃料包壳材料。燃 料组件作无盒壁，燃料元件为棒状，正方形排列。已知下列参数： 系统压力 P 堆芯输出热功率 Nt 冷却剂总流量 W 反应堆进口温度 t f in 堆芯高度 L 燃料组件数 m 燃料组件形式 n 0 × n 0 每个组件燃料棒数 n 燃料包壳外径 d cs 燃料包壳内径 d ci 燃料包壳厚度 δ c 燃料芯块直径 d u 燃料棒间距（栅距）s 两个组件间的水隙 δ 15.8MPa 1820MW 32100t/h 287℃ 3.66m 121 17×17 265 9.5mm 8.6mm 0.57mm 8.19mm 12.6mm 0.8mm 95%理论密度 5% 97.4% 1.35 1.5
《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。
“核反应堆热工分析”课程教学大纲
“核反应堆热工分析”课程教学大纲“核反应堆热工分析”课程教学大纲英文名称：Nuclear Reactors Thermal-Hydraulics课程编号：NUCL0008学时：68（含课内实验4学时）学分：4适用对象：核工程与核技术四年级先修课程：传热学，流体力学，工程热力学使用教材及参考书：教材：1、于平安等，核反应堆热工分析，上海交通大学出版社，2002.2，ISBN7-313-02868-7参考书：1、连培生，原子能工业，原子能出版社，2002.5，ISBN7-5022-2453-X2、[美]汤良孙，J.韦斯曼，压水反应堆热工分析，原子能出版社，1983.3一、课程性质、目的和任务性质：《核反应堆热工分析》是核工程与核技术专业本科生和核能科学与工程学科硕士生和博士生的专业基础课。
目的：通过本课程的学习，学生应能获得有关核反应堆热工分析的基础知识，并为以后进行科学研究和工程实践打下一定的理论基础。
任务：重点讲述核反应堆热工水力分析的基本理论和一些分析、计算方法。
在内容的选择和安排上，力求体系完整、由浅入深、循序渐进。
二、教学基本要求1.了解各种核反应堆的发展的基本概况及其结构；2.掌握各种核反应堆的所有材料的基本热物理性质；3.掌握核反应堆热工分析中用到的堆芯释热、传热、流体力学等方面的基本知识和计算原理；4.掌握核反应堆稳态热工设计原理，清楚单通道模型和子通道模型热工设计的大致步骤和计算方法；5.了解核反应堆瞬态热工水力分析中的基本模型和方程，了解核反应堆瞬态热工水力分析的基本方法和典型的核反应堆系统的事故及其分析。
三、教学内容及要求第一章：绪论1.核反应堆发展概况2.核反应堆堆型简介3.核反应堆热工分析的任务第二章：堆的热源及其分布1.核裂变产生的能量及其分布2.堆芯功率的分布及其影响因素3.控制棒、慢化剂和结构材料中热量的产生和分布4.停堆后的功率第三章：堆的传热过程1．导热2．单相对流换热3．流动沸腾传热4．燃料元件的型式、结构及设计要求5．燃料元件材料的热物性6．燃料元件的温度分布7．包壳与芯块间的间隙传热及其随燃耗的变化8．燃料元件温度场的数值解法9．固体慢化剂和结构部件的冷却第四章：堆内流体的流动过程及水力分析1．单相流体的流动压降2．两相流体的流动压降3．自然循环4．冷却剂的喷放5．流动不稳定性第五章：堆芯稳态热工分析1．热工设计准则2．堆芯冷却剂流量分配3．热管因子和热点因子4．典型的临界热流密度关系式5．单通道模型的堆芯稳态热工分析6．子通道模型的堆芯稳态热工分析第六章：堆芯瞬态热工分析1．燃料元件瞬态过程温度场分析2．守恒方程3．反应堆的安全问题4．负荷丧失瞬态5．失流事故6．压水堆冷却剂丧失事故四、实践环节1．通道内单相水流动换热系数测定，2学时2.通道内单相水摩擦系数测定，2学时五、学时分配章内容参考学时1绪论4 2堆的热源及其分布8 3堆的传热过程12 4堆内流体的流动过程及水力分析165堆芯稳态热工分析12 6堆芯瞬态热工分析12实践环节4大纲制定者：秋穗正（执笔）大纲校对者：苏光辉大纲审定者：×××大纲批准者：×××。
硕士 核反应堆热工分析
中国原子能科学研究院核能科学与工程专业硕士（博士）研究生入学考试大纲2010年12月修订本课程以于平安等编著的高等学校教材《核反应堆热工分析》为参考书。
下列内容均属考试范围，要求考生必须理解和掌握或运用其理论进行分析和计算问题。
考题有填空、选择填空、判断、问答、推导、综合分析和具体计算等。
第一章 绪论1.2 压水堆：轻水既作冷却剂也作慢化剂，压力壳，燃料元件，燃料组件，安全壳，一回路系统，稳压器等。
第二章 堆芯材料的选择和热物性2.1 核燃料：三种易裂变核素：铀－235、铀－233和钚－239，两种可转换核素：钍－232和铀－238，两类核燃料：固体燃料和液体燃料，对于固体燃料的选择要求，目前动力反应堆常使用的两种固体燃料是：UO 2陶瓷燃料和含UO 2弥散体的燃料。
UO 2陶瓷燃料的主要特性：UO 2陶瓷燃料的熔点、密度、热导率和比定压热容。
其中最主要的是UO 2热导率随温度变化的规律。
2.2 包壳材料：选择包壳材料必须考虑的主要因素，两种主要的包壳材料：锆合金和不锈钢，锆合金的热导率和比定压热容，现代压水堆为什么广泛选用锆合金作为包壳材料？2.3 冷却剂：选择合适的冷却剂需要考虑的主要因素，轻水的热物理性质，过冷水的主要热物性取决于温度和压力，饱和水和饱和水蒸汽的热物性只取决于温度或者压力。
第三章 反应堆的热源及稳态工况下的传热计算3.1 反应堆的热源及其分布。
3.1.1 核裂变产生的能量及其在堆芯内的分布：堆的热源及其分配，堆芯体积释热率，整个堆芯热功率，反应堆总热功率，堆芯内释热率的分布（主要是有限圆柱体的均匀裸堆堆芯中子通量或释热率的分布规律）。
3.1.2 影响堆芯功率分布的因素：燃料布置，控制棒，水隙和空泡。
*3.1.3 燃料元件内的功率分布。
3.1.4 核热管因子：径向核热管因子N R F ，轴向核热管因子N Z F ，热流量核热管因子N q F 。
3.1.5 控制棒、慢化剂和结构材料中的热源及其分布。
核反应堆讲义论文55
一、反应堆热工分析的任务
反应堆热工分析是研究在反应堆及其回路 系统中冷却剂的流动特性、热量传输特性、燃料 元件的传热特性的一门工程性很强的学科。其研 究内容涉及反应堆的各种工况，以满足动力堆安 全、经济和实用。
反应堆的堆型不同，它们的结构形式、冷 却剂特性、运行参数和安全要求等方面也有很大 差异。我们选择压水堆作为主要讨论对象。
1.2、包壳材料（1）
对包壳材料的要求：
具有良好的核性能，也就是中子吸收截面要小，感生放射性要 弱。
具有良好的导热性能。 与核燃料的相容性要好，也就是说在燃料元件的工作状态下， 包壳与燃料的界面处不会发生使燃料元件性能变坏的物理作用和化 学反应。 具有良好的机械性能，即能够提供合适的机械强度和韧性，使 得在燃耗较深的条件下，仍能保持燃料元件的机械完整性。 应有良好的抗腐蚀能力。 具有良好的辐照稳定性。 容易加工成形，成本低廉，便于后处理。
核燃料的形态： 固态：实际应用的核燃料 液态：未达到工业应用的程度
1.1、核燃料（2）
对固体核燃料的要求：
具有良好的辐照稳定性，保证燃料元件在经受深度 燃耗后，尺寸和形状的变化能保持在允许的范围之内
具有良好的热物性（熔点高，热导率大，热膨胀系 数小），使反应堆能达到高的功率密度
在高温下与包壳材料的相容性好 与冷却剂接触不产生强烈的化学腐蚀 工艺性能好，制造成本低，便于后处理
氦气：氦气作为冷却剂主要应用于气冷堆。
缺点：因运行压力和流量大而消耗功率大、价格昂贵、泄漏问题。
1.4、慢化剂（1）
对固体慢化剂的要求：
具有一定的结构强度 良好的导热性能 良好的热稳定性和辐照稳定性 与冷却剂相容 原子密度高 便于加工，成本低廉
可用的固体慢化剂：
哈工程核反应堆热工分析简答
1，堆内热源的由来和分布特点。
裂变（1）瞬发裂变碎片的动能（在燃料元件内）；裂变中子的动能（大部分在慢化剂中）；瞬发γ射线的能量（堆内各处）。
（2）缓发裂变产物衰变的β射线能（大部分在燃料元件内）；裂变产物衰变的γ射线（堆内各处）过剩中子引起的（n,γ）反应瞬发和缓发来源是过剩中子引起的裂变反应加（n,γ）反应产物的β衰变和γ衰变能（堆内各处）。
2，影响堆芯功率分布的因素主要有哪些？（1）燃料布置，目前核电厂压水堆通常采用分压装载的方案。
优点，功率分布得到了展平；燃料的平均燃耗提高了。
（2）控制棒，均匀布置有利于径向中子通量的展平，但给轴向功率分布带来了不利影响。
（3）水隙及空泡，水隙引起的附加慢化作用使该处的中子通量上升因而使水隙周围远见的功率升高，从而增大了功率分布的不均匀程度。
克服方法，采用棒束控制棒组件。
空泡将会导致堆芯反应性下降，空泡的存在能减轻某些事故的严重性。
沸水堆，下部插入。
4，燃料的自屏效应。
5，堆内结构材料3，控制棒中的热源来源是什么？（1）吸收堆芯的r辐射。
（2）控制棒本身吸收的中子的（n，α）或者（n，γ）反应。
4，热中子反应堆中慢化剂中的热源来源是什么？（1）裂变中子的慢化。
（2）吸收裂变产物放出的β粒子的一部分能量。
（3）吸收各种γ射线的能量。
5，反应堆停堆后的功率由哪几部分组成？有何特点。
（1）燃料棒内储存的显热。
（2）剩余中子引起的裂变。
（3）裂变产物的衰变以及中子俘获产物的衰变。
特点，在反应堆停堆后，其功率并不是立刻降为零，而是按照一个负的周期迅速的衰减，周期的长短最终取决于寿命最长的放射缓发中子的裂变核群的半衰期。
6，铀-235作为燃料的压水堆，每次裂变释放出来的总能量约为多少？在大型压水堆的设计中，往往取燃料元件的释热量占堆总释热量的百分之几？200Mev97.4%7，与早期压水堆中采用的均匀装载方案相比，现代大型压水堆采用分区装载方案的优点是什么？（1）功率的分布得到了展平，这对提高整个反应堆的热功率都是有利的。
核反应堆物理分析,核反应堆热工水力学考研要求
核反应堆物理基础一．核反应堆的核物理基础1．中子与原子核的相互作用相互作用的机理、中子吸收和中子散射2．中子截面和核反应率截面、自由程、中子通量密度、核反应率的概念宏观截面的计算，各类型截面随中子能量的变化规律3．共振现象与多普勒效应4．核裂变过程裂变能的释放、反应堆功率和中子通量密度之间的关系、裂变中子、裂变产物5．链式裂变反应临界条件、四因子模型二．中子慢化与慢化能谱1．中子的弹性散射过程弹性散射动力学、慢化剂的选择2．无限均匀介质的慢化能谱慢化方程、含氢无吸收介质的慢化谱3．热中子堆的近似能谱三．中子扩散理论1．单能中子扩散方程斐克定律、单能中子扩散方程2．非增殖介质扩散方程的解四．均匀反应堆的临界理论1．均匀裸堆的单群临界理论均匀裸堆的单群扩散方程、单群临界条件及临界时的中子通量密度分布2．双区反应堆的单群临界理论双区反应堆的单群扩散方程、临界条件及临界时的中子通量密度分布3．双群扩散方程五．非均匀反应堆1．栅格的非均匀效应六．反应性随时间的变化1．核燃料中铀-235的消耗、钚-239的积累2．氙-135中毒平衡氙中毒、最大氙中毒、功率瞬变过程中的氙中毒、氙震荡3．钐-149中毒4．燃耗深度与堆芯寿期5．核燃料的转换与增殖七．温度效应与反应性控制1．反应性温度效应反应性温度效应及其成因、堆芯内各种成分的反应性温度系数、温度反馈对反应堆安全的意义2．反应性控制的任务剩余反应性、控制棒价值、停堆深度3．压水堆的几种反应性控制方式八．核反应堆动力学1．反应堆周期2．点堆中子动力学方程3．反应性阶跃扰动情况下堆内中子通量随时间的瞬态变化反应性方程、瞬发临界条件核反应堆热工基础一、传热学基础1、热量传递的基本方式基本概念：导热，对流，热辐射，传热过程，传热系数2、导热基本定律基本概念：导热系数，热流密度，温差导热计算：导热基本定律（傅立叶定律），导热微分方程式，通过平壁的导热，通国圆筒壁的导热3、对流换热基本定律基本概念：对流换热系数，热流密度，温差，层流换热，紊流换热，强制对流换热，自然对流换热，雷诺数，格拉晓夫数，努谢尔特数，影响换热系数的因素对流换热计算：对流换热基本定律（牛顿冷却公式），对流换热系数，强制对流换热，自然对流换热，换热微分方程式4、凝结与沸腾换热基本概念：凝结换热现象，膜状凝结，珠状凝结，影响膜状凝结的因素沸腾换热，池式沸腾，管内沸腾，过冷沸腾，饱和沸腾，核态沸腾，过渡沸腾，膜态沸腾5、辐射换热基本概念：热辐射，辐射常数，吸收率，黑体辐射，灰体辐射辐射换热计算：辐射换热公式（斯蒂芬－玻尔兹曼定律）6、传热过程与换热器基本概念：传热过程分析，热阻，温差，换热器，间壁式换热器传热计算：传热方程式，传热量计算二、反应堆内热量的产生与输出1、堆内热源的产生堆芯内热源：（裂变碎片动能，裂变中子的动能），包括：燃料元件内释热，反应堆结构部件（燃料包壳，定位格架，控制棒导管）的释热，控制棒内的释热，慢化剂内的释热，堆芯内热源的空间分布：堆芯外结构部件的释热：（反射层，热屏蔽，压力容器）停堆后的释热：（剩余裂变功率，衰变功率），裂变产物的衰变，中子俘获产物的衰变2、燃料元件的径向导热热量传导路径：燃料元件芯块内的导热（有内热源），芯块表面到包壳内表面的传热（间隙热阻），包壳内表面到外表面的导热（无内热源）热量传导计算：燃料芯块内的温度分布，燃料热导率，燃料芯块与包壳之间的间隙热传导，包壳中的温度降3、燃料元件包壳外表面到冷却剂的传热元件壁面与冷却剂之间的对流换热过程：基本概念：单相流，多相流，两相流，强迫对流传热，自然对流传热，含汽量，空泡份额，滑速比，两相流的流型，泡状流，塞状流，环状流，雾状流，欠热沸腾起始点，汽泡脱离壁面起始点，沸腾传热，临界热流密度，沸腾传热特性曲线对流换热计算：对流换热公式，单相对流传热系数，强迫对流传热系数，自然对流传热系数，两相对流的传热系数，流动沸腾的传热系数，泡核沸腾的传热系数，过渡沸腾的传热系数，膜态沸腾的传热系数4、沿冷却剂通道的输热冷却剂将热量输送到堆外过程：输热量计算：5、燃料元件及冷却剂通道的轴向温度分布基本过程：轴向功率分布，径向传热温度计算：冷却剂温度分布，包壳外面温度分布，包壳内温度分布，燃料元件芯块表面温度分布，燃料元件中心温度分布三、流体动力学1、单相流的压降基本概念：提升压降，加速压降，摩擦压降，形阻压降，单相通道的流动压降，等温流动的摩擦系数（圆形通道，非圆形通道），加热或冷却下流动的摩擦系数，局部压降（截面突然扩大，截面突然缩小，弯管，接管，阀门）压降计算：提升压降，加速压降，摩擦压降，形阻压降，单相通道的流动压降，等温流动的摩擦系数（圆形通道，非圆形通道），加热或冷却下流动的摩擦系数，局部压降（截面突然扩大，截面突然缩小，弯管，接管，阀门）2、两相流的压降基本概念：均匀流模型，分离流模型，压降计算：两相面直通道的流动压降，提升压降，加速压降，摩擦压降，形阻压降，局部压降（截面突然扩大，截面突然缩小，弯管，接管，阀门，孔板）3、流量计算基本概念：封闭回路中的流量，强制循环，泵消耗功率，自然循环流量计算：封闭回路中的流量计算，强制循环流量，自然循环流量4、流量分配基本概念：并联通道，闭式通道，开式通道，影响流量分配的因素流量计算：并联闭式通道的流量分配计算，（压力分布，质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程）5、流动不稳定性基本概念：流动不稳定性，流动不稳定性的不利影响，水动力不稳定性，并联通道不稳定性，流型不稳定性，动力学不稳定性，热振荡四、反应堆稳态熱工设计1、压水堆熱工设计准则设计准则：2、热点因子基本概念：热点，热点因子，热流密度核热点因子，热流密度工程热点因子，降低热点因子的方法3、热通道因子基本概念：热通道，焓升核热通道因子，焓升工程热通道因子，焓升工程热通道分因子，降低焓升热通道因子的方法4、流动沸腾的临界热流密度基本概念：流动沸腾的热流密度，流动沸腾的临界热流密度，影响临界热流密度的因素临界热流密度计算：W－3公式5、最小烧毁比基本概念：偏离泡核沸腾比，最小烧毁比计算：偏离泡核沸腾比，最小烧毁比6、单通道模型反应堆输出熱工率，燃料元件传热面积，平均通道的冷却剂质量流速，平均通道的压降，反应堆进口温度或出口温度，热通道因子，热点因子，最大热流密度，最大线功率密度，堆芯平均功率密度，热通道的有效驱动压头，热通道冷却剂焓场，热通道内燃料元件温度场7、子通道模型分析方法：通道间质量，动量，热量的交换，通道划分，计算步骤8、蒸汽发生器内的传热一回路熱工参数：冷却剂工作压力，冷却剂的流量蒸汽发生器内热量的传输：冷却剂流量与工质流量之间的关系：。
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中国原子能科学研究院
核能科学与工程专业硕士（博士）研究生入学考试大纲
2010年12月修订
本课程以于平安等编著的高等学校教材《核反应堆热工分析》为参考书。
下列内容均属考试范围，要求考生必须理解和掌握或运用其理论进行分析和计算问题。
考题有填空、选择填空、判断、问答、推导、综合分析和具体计算等。
第一章绪论
1.2 压水堆：轻水既作冷却剂也作慢化剂，压力壳，燃料元件，燃料组件，安
全壳，一回路系统，稳压器等。
第二章堆芯材料的选择和热物性
2.1 核燃料：三种易裂变核素：铀－235、铀－233和钚－239，两种可转换核
素：
钍－232和铀－238，两类核燃料：固体燃料和液体燃料，对于固体燃料的选择要求，目前动力反应堆常使用的两种固体燃料是：UO2陶瓷燃料和含UO2弥散体的燃料。
UO2陶瓷燃料的主要特性：UO2陶瓷燃料的熔点、密度、热导率和比定压热容。
其中最主要的是UO2热导率随温度变化的规律。
2.2 包壳材料：选择包壳材料必须考虑的主要因素，两种主要的包壳材料：锆
合金和不锈钢，锆合金的热导率和比定压热容，现代压水堆为什么广泛选用锆合金作为包壳材料？
2.3 冷却剂：选择合适的冷却剂需要考虑的主要因素，轻水的热物理性质，过
冷水的主要热物性取决于温度和压力，饱和水和饱和水蒸汽的热物性只取决于温度或者压力。
第三章反应堆的热源及稳态工况下的传热计算
3.1 反应堆的热源及其分布。
3.1.1 核裂变产生的能量及其在堆芯内的分布：堆的热源及其分配，堆芯体积释
热率，整个堆芯热功率，反应堆总热功率，堆芯内释热率的分布（主要是有限圆柱体的均匀裸堆堆芯中子通量或释热率的分布规律）。
3.1.2 影响堆芯功率分布的因素：燃料布置，控制棒，水隙和空泡。
*3.1.3 燃料元件内的功率分布。
3.1.4 核热管因子：径向核热管因子，轴向核热管因子，热流量核热管N R F N Z F 因子。
N q F 3.1.5 控制棒、慢化剂和结构材料中的热源及其分布。
*3.1.6 压力管型反应堆内的热源及其分布。
3.2 反应堆内热量的输出过程。
3.2.1 堆内的导热过程：有内热源（燃料芯块）和无内热源（包壳和间隙）的导热。
3.2.2 堆内的放热过程：单相强迫对流放热，自然对流放热；沸腾放热（包括大容积沸腾和流动沸腾，泡核沸腾的发生，泡核沸腾起始点的判别和沸腾临界，泡核沸腾传热关系式等）。
3.2.3 堆内的输热过程。
3.3 燃料元件的传热计算。
3.3.1燃料元件的形式及其冷却方式。
3.3.2棒状燃料元件的传热计算：主要包括冷却剂、包壳外表面、包壳内表面，燃料芯块表面和燃料芯块中心线等的温度分布，间隙传热，即间隙热导（气隙导热模型和接触导热模型）。
例题3－1
3.3.3 积分热导率的概念和其应用。
3.3.4 板状燃料元件的传热计算。
3.3.5 管状燃料元件的传热计算。
*3.4 热屏蔽的传热计算。
3.5 泊松方程的数值解法。
3.5.1 有限差分法简介。
3.5.2 导热方程的变换：稳态、二维无内热源和有内热源的导热差分方程。
第四章 核反应堆稳态工况的水力计算*
4.1 稳态工况水力计算的任务。
4.2 单相冷却剂的流动压降。
4.2.1沿等截面直通道的流动压降：包括提升压降、摩擦压降、加速压降。
4.2.2局部压降：主要包括截面突然扩大或缩小时的局部压降计算。
例题4－14.3 汽—水两相流动及其压降。
4.3.1 沸腾段长度和流型。
4.3.2 含汽量、空泡份额和滑速比；含汽量、空泡份额和滑速比之间的关系式；
汽泡开始跃离壁面点的确定；沸腾通道内空泡份额 和真实含汽率x及热平衡含汽率x e沿流动方向的分布规律，以及它们的计算。
4.3.3 压降计算。
1．沿等截面直通道的流动压降（包括汽-液两相流稳态流动的动量守恒方程、均匀流模型的两相流压降计算和分离流模型的两相流压降计算）。
2．汽-液两相流的局部压降（截面突然扩大、截面突然缩小和孔板）。
4.3.4 反应堆一回路内的流动压降。
例题4－2
4.4 自然循环计算。
4.4.1 自然循环的基本概念。
4.4.2 自然循环水流量的确定。
4.5 通道断裂时的临界流（临界流现象）。
4.5.1 单相临界流。
4.5.2 两相临界流：长通道中的临界流，短通道中的临界流。
4.6 堆芯冷却剂流量的分配。
4.7 流动不稳定性。
4.7.1水动力不稳定性（水动力不稳定性的分析，稳定性准则，消除水动力不稳
定性的方法）。
*4.7.2并联通道的管间脉动。
第五章反应堆稳态热工设计原理
*5.1引论
5.2 反应堆热工设计准则。
5.3 热管因子及热点因子。
5.3.1概述。
5.3.2工程热管因子及工程热点因子的计算（只要求热流量工程热点因子和焓升
工程热管因子计算的乘积法）。
5.3.3 降低热管因子及热点因子的途径。
5.4 临界热流量与最小DNBR。
5.4.1 概述。
5.4.2典型临界热流量公式。
例题5－2
5.4.3 影响临界热流量的主要因素。
5.4.4 水堆燃料元件表面的DNB比与最小DNB比。
5.5 单通道模型的反应堆稳态热工设计。
5.5.1 概述
5.5.2单通道模型的反应堆稳态热工设计一般步骤和方法。
例题5—3。
5.6 子通道模型的反应堆稳态热工设计。
5.6.1概述（主要包括冷却剂交混）。
5.6.2质量守恒方程。
5.6.3热量守恒方程。
5.6.4轴向动量守恒方程。
5.6.5横向动量守恒方程。
5.7 反应堆热工参数的选择。
*5.7.1核电站或动力装置的反应堆热工参数的选择。
5.7.2蒸汽发生器的工作条件，q－t图。
5.7.3核电站内一回路和二回路热工参数间的关系和参数选择。
第六章反应堆瞬态热工分析
6.1 瞬态过程中反应堆功率计算。
6.1.1停堆后的功率。
6.1.2 剩余裂变功率的衰减。
6.1.3 衰变功率的衰减（包括裂变产物的衰变功率和中子俘获产物的衰变功率）。
*6.2 瞬态工况的燃料元件温度场的计算（主要是导热微分方程的一般形式。
不要求
解析求解）。
*6.3 表征冷却剂热工水力状态的基本方程组。
6.4 反应堆的安全问题。
6.4.1安全分析的任务。
6.4.2功率调节时的过渡过程。
6.4.3反应堆的主要事故。
6.4.4反应堆的安全保护。
6.5 反应堆失流事故。
6.5.1概述。
6.5.2冷却剂流量随时间的变化。
*6.5.3堆芯热工水力特性分析。
6.6 压水堆冷却剂丧失事故。
6.6.1概述。
6.6.2冷却剂丧失事故的安全措施。
6.6.3事故发生后的工况。
*6.6.4 冷却剂状态的控制容积揭发。
6.6.5燃料元件的再淹没过程。
6.6.6和燃料元件包壳与冷却剂之间的传热。
注：各章后面的思考题和习题由考生自行选择。
带*号者不参与考试。