熱工水力課程設計報告

1、熱工水力課程設計報告姓名： 學號：專業(yè)：核工程與核技術指導老師： 一、熱工水力設計概述 反應堆熱工設計的任務就是要設計一個既安全可靠又經(jīng)濟的堆芯輸熱系統(tǒng)。對于反應堆熱工設計，尤其是對動力堆，最基本的要求是安全。要求在整個壽期內能夠長期穩(wěn)定運行，并能適應啟動、功率調節(jié)和停堆等功率變化，要保證在一般事故工況下堆芯不會遭到破壞，甚至在最嚴重的工況下，也要保證堆芯的放射性物質不擴散到周圍環(huán)境中去。要使反應堆安全，對于堆芯設計的要求有：1堆芯功率分布應盡量均勻，以便使堆芯鈾最大的功率輸出2盡量減少堆內不必要的中子吸收材料，以提高中子經(jīng)濟性3有最佳的冷卻劑流量分配和最小的流 動阻力。 反應堆熱工設計的涉及

2、面很廣，它不但與反應堆本體的其他方面諸如堆物理、堆結構、堆材料和堆控制等的設計有關，而且還和一、二回路系統(tǒng)的設計有著密切的聯(lián)系。反應堆熱工設計所要解決的具體問題，就是要在堆型和進行熱工所必須的條件已定的前提下，通過一系列的熱工水力計算和一、二回路熱工參數(shù)最優(yōu)選擇，確定在額定功率下為滿足反應堆安全要求所必須的堆芯燃料元件的總傳熱面積、燃料元件的幾何尺寸以及冷卻劑的流速（流量）、溫度和壓力等，使堆芯在熱工方面具有較高的技術經(jīng)濟指標。 在進行反應堆熱工設計之前，首先要了解并確定的前提為： （1）根據(jù)所設計堆的用途和特殊要求（如尺寸、重量等的限制）選定堆型，確定所用的核燃料、冷卻劑、慢化劑和結構材料等

3、的種類； （2）反應堆的熱功率、堆芯功率分布不均勻系數(shù)和水鈾比允許的變化范圍； （3）燃料元件的形狀、它在堆芯內的分布方式以及柵距允許變化的范圍； （4）二回路對一回路冷卻劑熱工參數(shù)的要求； （5）冷卻劑流過堆芯的流程以及堆芯進口處冷卻劑流量的分配情況。 在設計反應堆冷卻系統(tǒng)時，為了保證反應堆運行安全可靠，針對不同的堆型，預先規(guī)定了熱工設計必須遵守的要求，這些要求通常就稱為堆的熱工設計準則，反應堆在整個運行壽期內，不論是處于穩(wěn)態(tài)工況，還是處于預期的事故工況，它的熱工參數(shù)都必須滿足這個熱工設計準則。堆的熱工設計準則，不但是堆的熱工設計依據(jù)，而且也是安全保護系統(tǒng)設計的原始條件；除此之外，它還是制定

4、安全運行規(guī)程的出發(fā)點。熱工設計準則的內容，不但隨堆型而不同，而且隨著科學技術的發(fā)展、堆設計與運行經(jīng)驗的積累以及堆用材料性能和加工工藝的改進而變化。以壓水動力堆為例，目前壓水動力堆設計中所規(guī)定的穩(wěn)態(tài)熱工設計準則，一般有以下幾點： （1）燃料元件芯塊內最高應低于其他相應燃耗下的熔化溫度； （2）燃料元件外表面不允許發(fā)生沸騰臨界； （3）必須保證正常運行工況下燃料元件和堆內構件得到充分冷卻；在事故工況下能提供足夠的冷卻劑以排除堆芯余熱； （4）在穩(wěn)態(tài)額定工況和可預計的瞬態(tài)運行工況中，不發(fā)生流動不穩(wěn)定性。 在熱工設計中，通常是通過平均通道（平均管）可以估算堆芯的總功率，而熱通道（熱管）則是堆芯中軸向功率最高的通道，通過它確定堆芯功率的上限，熱點是堆芯中溫度最高的點，代表堆芯熱量密度最大的點，通過這個點來確定DNBR二、設計目的1.通過本課程設計，達到以下目的：2.深入理解壓水堆熱工設計準則；3.深入理解単通道模型的基本概念、基本原理。包括了平均通道（平均管）、熱通道（熱管）、熱點等在反應堆設計中的應用；4.掌握堆芯焓場的計算并求出體現(xiàn)在反應堆安全性的主要參數(shù)：燒毀比DNBR，最小燒毀比MDNBR，燃料元件中心溫度及其最高溫度，包殼表面溫度及其最高溫度等；5.求出體現(xiàn)反應堆先進性的主要參數(shù)：堆芯流量功率比，堆芯功率密度，燃料元件平均熱流密度（熱通量