注冊核安全工程師綜合知識實(shí)用教案

1、會計學(xué)1注冊核安全注冊核安全(nqun)工程師綜合知識工程師綜合知識第一頁，共67頁。第1頁/共67頁第二頁，共67頁。第2頁/共67頁第三頁，共67頁。第3頁/共67頁第四頁，共67頁。121212AAAZZZXYY 第4頁/共67頁第五頁，共67頁。核的結(jié)合能。仔細(xì)研究比結(jié)合能曲線可以發(fā)現(xiàn)，對于(duy)不是很重的核，例如A90，就可滿足此條件。22f,s1122( , )(,)(,)QM Z A cM Z AM ZAc),(),(),(2211f,sAZBAZBAZBQ第5頁/共67頁第六頁，共67頁。甚小于1 cm3，而每秒可發(fā)射2.311012個中子。第6頁/共67頁第七頁，共67頁

2、。第7頁/共67頁第八頁，共67頁。很低的中子就可以進(jìn)入核內(nèi)使其激發(fā)而發(fā)生裂變。裂變過程又有中子發(fā)射，可能(knng)形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)熱中子（入射中子能量為0.0253eV）即可引起235U誘發(fā)裂變：235U(n,f)，236235*12nUUYY 第8頁/共67頁第九頁，共67頁。12121*nXXYYAAAAZZZZ 第9頁/共67頁第十頁，共67頁。線的豐中子核，因而能直接發(fā)射線的豐中子核，因而能直接發(fā)射中子（通常發(fā)射中子（通常發(fā)射13個中子）。個中子）。發(fā)射中子后的碎片的激發(fā)能小于核發(fā)射中子后的碎片的激發(fā)能小于核子的平均結(jié)合能（子的平均結(jié)合能（8 MeV）不足）不足以發(fā)射核子，主要以發(fā)射光

3、子的以發(fā)射核子，主要以發(fā)射光子的形式退激。形式退激。初級碎片發(fā)射的中子和光子是在裂初級碎片發(fā)射的中子和光子是在裂變后小于變后小于1016 s的短時間內(nèi)完的短時間內(nèi)完成的，所以稱為瞬發(fā)裂變中子和成的，所以稱為瞬發(fā)裂變中子和瞬發(fā)光子。瞬發(fā)光子。第10頁/共67頁第十一頁，共67頁。能能(knng)具有較高的激發(fā)能，具有較高的激發(fā)能，其激發(fā)能超過中子結(jié)合能，就有其激發(fā)能超過中子結(jié)合能，就有可能可能(knng)發(fā)射中子，這時發(fā)發(fā)射中子，這時發(fā)射的中子稱為緩發(fā)中子。射的中子稱為緩發(fā)中子。緩發(fā)裂變中子的產(chǎn)額占裂變中子數(shù)緩發(fā)裂變中子的產(chǎn)額占裂變中子數(shù)的的1%左右。當(dāng)然連續(xù)左右。當(dāng)然連續(xù)衰變過程衰變過程中各核

4、素也仍會繼續(xù)發(fā)射中各核素也仍會繼續(xù)發(fā)射射線。射線。第11頁/共67頁第十二頁，共67頁。受激裂變成碎片 瞬發(fā)中子 瞬發(fā) 衰變 緩發(fā)中子 穩(wěn)定核裂變產(chǎn)物初級產(chǎn)物Y1Y2aAA+1nnnnnveve1014s1020s1017s1014s102s第12頁/共67頁第十三頁，共67頁。100Fm、101MdAY1=AY2的對稱分布的概率最大，的對稱分布的概率最大，被稱為對稱裂變；被稱為對稱裂變；對于對于90Z98（90Th98Cf）的核）的核素其自發(fā)裂變和低激發(fā)能誘發(fā)裂素其自發(fā)裂變和低激發(fā)能誘發(fā)裂變的碎片質(zhì)量分布是非對稱的，變的碎片質(zhì)量分布是非對稱的，稱為非對稱裂變；稱為非對稱裂變；隨激發(fā)能的提高，

5、非對稱裂變向?qū)﹄S激發(fā)能的提高，非對稱裂變向?qū)ΨQ裂變過渡。稱裂變過渡。第13頁/共67頁第十四頁，共67頁。235236*1399592925742UULaMo2nn第14頁/共67頁第十五頁，共67頁。靶 核235U239Pu輕碎片99.8101.8重碎片68.473.8裂變中子4.85.8瞬發(fā)7.57裂變產(chǎn)物7.88裂變產(chǎn)物6.86.2中微子（測不到）（12）（12）可探測總能量195202第15頁/共67頁第十六頁，共67頁。緩發(fā)中子的發(fā)射在反應(yīng)堆的運(yùn)行控制中具有十分重要的作用。第16頁/共67頁第十七頁，共67頁。了飛行方向和飛行速度。了飛行方向和飛行速度。散射反應(yīng)有兩種不同的機(jī)制。一種

6、稱為彈散射反應(yīng)有兩種不同的機(jī)制。一種稱為彈性散射，另一種稱為非彈性散射。性散射，另一種稱為非彈性散射。第17頁/共67頁第十八頁，共67頁。11*100n()()nAAAZZZXXXAZX第18頁/共67頁第十九頁，共67頁。散射。在快中子反應(yīng)堆內(nèi)，雖然沒有慢化劑，但中子通過與238U的非彈性散射，能量也會有所降低。第19頁/共67頁第二十頁，共67頁。121223512361920920() AAZZUnUXXn+)(+23692236921023592UUnU第20頁/共67頁第二十一頁，共67頁。第21頁/共67頁第二十二頁，共67頁。第22頁/共67頁第二十三頁，共67頁。1/第23頁

7、/共67頁第二十四頁，共67頁。程，也稱為(chn wi)軌跡長度。應(yīng)該注意到，中子通量密度是標(biāo)量，不是矢量，它與中子的流動并沒有直接的關(guān)系。第24頁/共67頁第二十五頁，共67頁?；糙呌谄交??；糙呌谄交Ｒ琢炎兒说牧炎兘孛嬉琢炎兒说牧炎兘孛鎓隨中子能量的變化呈隨中子能量的變化呈現(xiàn)現(xiàn)(chngxin)相同的規(guī)律。在低能區(qū)其裂相同的規(guī)律。在低能區(qū)其裂變截面隨中子能量減小而增加，且變截面隨中子能量減小而增加，且f值很值很大。大。第25頁/共67頁第二十六頁，共67頁。NoImage中子能量，eV裂變截面（b）1041031021011101102103104105106107238U235U0

8、.11101001 00010 000第26頁/共67頁第二十七頁，共67頁。第27頁/共67頁第二十八頁，共67頁。第28頁/共67頁第二十九頁，共67頁。子為熱中子。在子為熱中子。在20時熱中子的時熱中子的最可幾速度最可幾速度(sd)是是2200 m/s，相，相應(yīng)的能量是應(yīng)的能量是0.0253 eV。第29頁/共67頁第三十頁，共67頁。的平均的平均(pngjn)時間稱為擴(kuò)散時時間稱為擴(kuò)散時間。在常見的慢化劑中，熱中子間。在常見的慢化劑中，熱中子的擴(kuò)散時間在的擴(kuò)散時間在104 101 s之間，之間，擴(kuò)散過程要比慢化過程慢得多。擴(kuò)散過程要比慢化過程慢得多?？熘凶拥穆瘯r間和熱中子的擴(kuò)散快中子

9、的慢化時間和熱中子的擴(kuò)散時間越長，中子在介質(zhì)中慢化和時間越長，中子在介質(zhì)中慢化和擴(kuò)散時越有機(jī)會從反應(yīng)堆泄漏出擴(kuò)散時越有機(jī)會從反應(yīng)堆泄漏出去。去。第30頁/共67頁第三十一頁，共67頁。K1態(tài)。態(tài)。第31頁/共67頁第三十二頁，共67頁。和形狀有關(guān)。和形狀有關(guān)。中子循環(huán)就是指裂變中子經(jīng)過慢化中子循環(huán)就是指裂變中子經(jīng)過慢化成為成為(chngwi)熱中子、熱中子熱中子、熱中子擊中燃料核引發(fā)裂變又放出裂變擊中燃料核引發(fā)裂變又放出裂變中子這一不斷循環(huán)的過程。中子這一不斷循環(huán)的過程。第32頁/共67頁第三十三頁，共67頁。1 MWd的能量實(shí)際上要消耗的235U為1.23g ：第33頁/共67頁第三十四頁，

10、共67頁。為防止包殼破損導(dǎo)致的放射性進(jìn)入冷卻劑，燃料元件在堆中放置的時間是受到嚴(yán)格控制的第34頁/共67頁第三十五頁，共67頁。第35頁/共67頁第三十六頁，共67頁。第36頁/共67頁第三十七頁，共67頁。第37頁/共67頁第三十八頁，共67頁。了反射層的反射作用，原來在堆芯邊緣地區(qū)的中子通量密度將會增加，使得中子通量密度分布更為平坦了。第38頁/共67頁第三十九頁，共67頁。第39頁/共67頁第四十頁，共67頁。第40頁/共67頁第四十一頁，共67頁。5功率密度分布的展平(zhn pn)方法（1）堆芯徑向分區(qū)裝載（2）合理布置控制棒（3）引入合理分布的可燃毒物第41頁/共67頁第四十二頁，

11、共67頁。K有效1，中子消失占優(yōu)勢，堆內(nèi)中子數(shù)隨時間而減少，反應(yīng)堆處于次臨界狀態(tài)。K有效=1，堆內(nèi)中子產(chǎn)生與消失相平衡，堆內(nèi)中子數(shù)將穩(wěn)定在一定水平上，反應(yīng)堆處于臨界狀態(tài) 。由于這種或那種因素而使之偏離1 ，定義K過剩= K有效-1第42頁/共67頁第四十三頁，共67頁。反應(yīng)(fnyng)性實(shí)際上表示了相鄰兩代中子的相對變化。反應(yīng)(fnyng)性可以用百分比為單位，由于量較小，在實(shí)際中常以pcm為單位，1pcm10-5。有效有效有效過剩KKKK1第43頁/共67頁第四十四頁，共67頁。第44頁/共67頁第四十五頁，共67頁。第45頁/共67頁第四十六頁，共67頁。反應(yīng)堆所達(dá)到的負(fù)反應(yīng)性稱為停堆余

12、量，或稱為停堆深度。第46頁/共67頁第四十七頁，共67頁。第47頁/共67頁第四十八頁，共67頁。第48頁/共67頁第四十九頁，共67頁。第49頁/共67頁第五十頁，共67頁。補(bǔ)償溶液以及堆芯周圍設(shè)置反射層max0ee,2.405cosVVrzqr zqJRL第50頁/共67頁第五十一頁，共67頁。機(jī)理不同：分子熱擴(kuò)散、振動、自由電子；傳熱(chun r)學(xué)研究的范圍只是以宏觀方法去研究導(dǎo)熱過程，通常只使用宏觀量把導(dǎo)熱過程與物體的溫度分布聯(lián)系起來。第51頁/共67頁第五十二頁，共67頁。形式為：式中qv為釋熱率，W/m3 燃料元件溫度場分析在反應(yīng)堆熱工分析中有著重要(zhngyo)的地位。d

13、tQFdx 0vTq第52頁/共67頁第五十三頁，共67頁。對位移，從而把熱量從一處帶到另一處的熱傳遞現(xiàn)象。對流僅能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨有載熱現(xiàn)象。工程上常遇到的不是單純的對流方式，而是流體流過另一固體表面時對流和導(dǎo)熱聯(lián)合起作用的熱量傳遞，稱為對流換熱 。流體流過固體表面，當(dāng)流體和固體溫度不同時，它們之間必然會發(fā)生熱量傳遞。緊貼固體表壁處總有一薄層流體作層流流動，其中垂直于壁面的方向上僅有分子能量的傳遞，即只存在導(dǎo)熱，而層流薄層以外的區(qū)域，熱量的傳遞主要依靠對流 。第53頁/共67頁第五十四頁，共67頁。求解對流換熱問題，關(guān)鍵是求出對流換熱系數(shù)h，而它與許多(xdu)因素有關(guān)，一般只能通

14、過實(shí)驗(yàn)得出各種特定條件下適用的計算表達(dá)式wb()qhF TT第54頁/共67頁第五十五頁，共67頁。第55頁/共67頁第五十六頁，共67頁。輻射與吸收過程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞，這就是輻射換熱。熱輻射可以在真空中傳播，而導(dǎo)熱和對流換熱這兩種熱傳遞方式只能在有物質(zhì)存在的條件下才能實(shí)現(xiàn)。另一個特點(diǎn)是輻射換熱不僅產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，而且還伴隨著能量形式的轉(zhuǎn)化，即發(fā)射時從熱能轉(zhuǎn)換成輻射能，而被吸收時又從輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。第56頁/共67頁第五十七頁，共67頁。40EFT40EFT第57頁/共67頁第五十八頁，共67頁。第58頁/共67頁第五十九頁，共67頁。第59頁/共67頁第

15、六十頁，共67頁。第60頁/共67頁第六十一頁，共67頁。是靠泵驅(qū)動的強(qiáng)迫循環(huán)。見圖2-12第61頁/共67頁第六十二頁，共67頁。（Dryout），其機(jī)理是環(huán)狀流的液膜由于不斷蒸發(fā)而破裂甚至蒸干，傳熱面由于失去液膜覆蓋而傳熱性能變差，這種沸騰危機(jī)發(fā)生在含汽率很高的環(huán)狀兩相流中。在堆芯中傳熱惡化的危險主要來自偏離泡核沸騰，但在一回路大破口失水(sh shu)事故中的堆芯裸露階段，也有可能出現(xiàn)干涸。第62頁/共67頁第六十三頁，共67頁。第63頁/共67頁第六十四頁，共67頁。的汽膜，因而使的汽膜，因而使qDNB增大；增大；（2） 通道進(jìn)口處水的欠熱度。欠通道進(jìn)口處水的欠熱度。欠熱度越大熱度越大qDNB越大；越大；（3） 工作壓力工作壓力(yl)。壓力。壓力(yl)增增加會使飽和溫度上升，因而兩相加會使飽和溫度上升，因而兩相流中的含汽率減小，這使流中的含汽率減小，這