核電廠熱工水力學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1核電廠熱工水力學(xué)核電廠熱工水力學(xué)第一頁，共25頁。1.1反應(yīng)堆的熱源(ryun)第1頁/共24頁第二頁，共25頁。從以上分析可以(ky)看出，裂變能的絕大部分是在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能的。 在缺乏精確數(shù)據(jù)的情況下，對于熱堆可以(ky)假定90以上的總裂變能是在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能的，大約5的總裂變能是在慢化劑中轉(zhuǎn)化成熱能的，而余下的不足5的總裂變能則在反射層、熱屏蔽和堆內(nèi)部件中轉(zhuǎn)化成熱能。近年來在大型壓水堆設(shè)計(jì)中，往往取燃料元件的釋熱量占堆總釋熱量的97.4。 第2頁/共24頁第三頁，共25頁。1.2堆芯體積(tj)釋熱率第3頁/共24頁第四頁，共25頁。NoImage第4頁/共24頁第

2、五頁，共25頁。1.3堆芯和燃料元件的功率(gngl)強(qiáng)度表示法 NoImageNoImage第5頁/共24頁第六頁，共25頁。NoImage第6頁/共24頁第七頁，共25頁。第7頁/共24頁第八頁，共25頁。第8頁/共24頁第九頁，共25頁。1.4堆芯內(nèi)釋熱率的分布(fnb)有限圓柱體均勻裸堆中子(zhngz)注量率分布第9頁/共24頁第十頁，共25頁。第10頁/共24頁第十一頁，共25頁。第11頁/共24頁第十二頁，共25頁。1.4.1影響堆芯功率分布(fnb)的因素1 燃料裝載對功率(gngl)分布的影響 早期大多數(shù)壓水堆采用均勻裝載燃料，其缺點(diǎn)是堆芯中央?yún)^(qū)會出現(xiàn)高的功率峰值。 此外，即

3、使在壽期末期，最外圍的燃料元件也只有中等程度的燃耗，所以平均燃耗比較低?？朔@些缺點(diǎn)的一種途經(jīng)是采用分區(qū)裝載燃料，即堆芯裝載三種或多種不同富集度的燃料元件。富集度最高的燃料元件裝在堆芯最外區(qū)，富集度最低的燃料元件裝在堆芯中央?yún)^(qū)。既然功率密度近似地正比于熱中子注量率與可裂變?nèi)剂细患戎e，那么這種裝料方案(fng n)就會降低堆芯內(nèi)區(qū)的功率水平和提高外區(qū)的功率水平。第12頁/共24頁第十三頁，共25頁。 對于采用三區(qū)分批裝料的反應(yīng)堆，圖2.13示出了換料后平衡堆芯內(nèi)的典型徑向功率分布。圖中給出的功率分布是給定點(diǎn)的功率與該點(diǎn)軸向位置處的堆芯平均功率之比。這種裝料方案，隨著燃耗的加深，峰值功率要降低

4、，而低功率區(qū)內(nèi)(q ni)的功率卻升高。第13頁/共24頁第十四頁，共25頁。2 控制棒對功率分布的影響 在某些反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中，全部剩余反應(yīng)性是通過插入控制 棒抵消的。強(qiáng)吸收材料的存在，在軸向和徑向都會擾動(rodng)中子注量率。例如在壽期初期，堆芯中央?yún)^(qū)的某幾根控制棒或全部控制棒部分插入堆芯，可以降低徑向中子注量率及功率峰值（徑向功率分布得到展平）。第14頁/共24頁第十五頁，共25頁。2 控制棒對功率分布的影響控制棒由頂部插入。在壽期初期，局部插入的控制棒使中子(zhngz)注量率及功率峰值移向堆芯底部。在壽期末期，由于控制棒提出，堆芯頂部燃耗較低的燃料使中子(zhngz)注量率及功率峰值

5、移向堆芯頂部。同時(shí)，如圖25中所看到的，功率的峰值與平均值之比會比未受擾動時(shí)的要高。第15頁/共24頁第十六頁，共25頁。3 水隙和空泡對功率(gngl)分布的影響水隙指控制棒提出后留下的空間，水隙中的水起慢化作用，從而提高了局部熱中子注量率和功率?，F(xiàn)在采用擠水棒和控制棒采用長而細(xì)的方式避免峰值(fn zh)。壓水堆堆芯最熱區(qū)可能產(chǎn)生蒸汽，蒸汽泡的存在會使反應(yīng)性下降，從而使空泡區(qū)域的中子注量率及其功率相應(yīng)降低。在反應(yīng)堆瞬態(tài)工況和事故工況下，冷卻劑的比焓大大高于其正常值，這種空泡效應(yīng)更加顯著。由于產(chǎn)生蒸汽空泡會使功率降低，所以可減輕某些事故的嚴(yán)重性。第16頁/共24頁第十七頁，共25頁。4 結(jié)構(gòu)

6、材料(cilio)對功率的擾動 燃料棒包殼、組件定位格架以及(yj)支撐結(jié)構(gòu)等都是中子吸收體，它們會引起中子注量率局部降低。如果材料的中子吸收截面低，這種影響較??；如果材料的中子吸收截面高，這種影響就相當(dāng)可觀。 第17頁/共24頁第十八頁，共25頁。1.5核熱通道(tngdo)（熱管）因子熱通道因子： 為了衡量各有關(guān)熱工參量的最大值偏離其平均值（或名義值）的程度，引進(jìn)了一種修正因子，這種修正因子稱之為熱通道因子（也稱熱管因子）。熱通道因子是用各有關(guān)熱工（或物理）參量的最大值與其平均值的比值來表示的。熱通道因子的分類(fn li)： 一般把熱通道因子分為兩大類：一類是核熱通道因子；一類是工程熱通

7、道因子。 第18頁/共24頁第十九頁，共25頁。徑向核熱通道(tngdo)因子：NRF熱通道的平均熱流密度堆芯平均通道的平均熱流密度軸向核熱通道(tngdo)因子：NZF熱通道的最大熱流密度熱通道的平均熱流密度熱流密度(md)核熱通道因子NNNqRZFFF熱通道的最大熱流密度堆芯平均通道的平均熱流密度第19頁/共24頁第二十頁，共25頁。1.6停堆后的釋熱及其冷卻(lngqu) 在反應(yīng)堆停堆后，由于剩余中子在一段很短時(shí)間內(nèi)還會引起裂變，堆內(nèi)裂變產(chǎn)物和中子俘獲產(chǎn)物還會在很長的時(shí)間內(nèi)衰變，因而堆芯仍有一定的釋熱率。這種現(xiàn)象稱為(chn wi)停堆后的釋熱，與此相應(yīng)的功率稱為(chn wi)停堆后的

8、功率 。NoImage快速(kui s)停堆后堆芯相對功率和相對熱流密度隨時(shí)間的變化（虛線表示有效快速(kui s)停堆時(shí)刻） 第20頁/共24頁第二十一頁，共25頁。剩余中子引起的裂變功率(gngl) 在停堆后，剩余中子引起的裂變功率(gngl)可分為如下兩種情況：在停堆后極短的時(shí)間（秒）內(nèi)，剩余中子功率(gngl)主要是瞬發(fā)中子引起的裂變功率(gngl)；在停堆后較長時(shí)間（130秒）內(nèi)，剩余中子功率(gngl)主要是緩發(fā)中子引起的裂變功率(gngl)。 NoImage（2）裂變產(chǎn)物衰變功率 裂變產(chǎn)物放射性（和射線）衰變熱在停堆后很長時(shí)間內(nèi)是停堆后功率的主要部分。一般說來，裂變產(chǎn)物衰變功率與

9、停堆前裂變產(chǎn)物的總產(chǎn)額以及這些(zhxi)產(chǎn)物在停堆后衰變程度有關(guān)。前者主要取決于堆的初始功率并與此功率下運(yùn)行的時(shí)間有關(guān)。（3）中子俘獲產(chǎn)物衰變功率 中子俘獲產(chǎn)物衰變功率是指燃料內(nèi)俘獲中子后的產(chǎn)物和的放射性衰變熱。第21頁/共24頁第二十二頁，共25頁。停堆后繼續(xù)釋放的功率雖然只有穩(wěn)態(tài)滿功率的百分之幾，但其絕對值卻仍然是一個(gè)不小的數(shù)字。 這么大而且持久的釋熱功率，如果不能及時(shí)輸出到堆芯外，就有可能使堆芯熔化。 所以在反應(yīng)堆停堆以后，必須繼續(xù)對堆芯冷卻，以便帶走這些熱量。在動力堆中，對于停堆后的冷卻都采用多重性的措施(cush)，以確保堆芯安全。 第22頁/共24頁第二十三頁，共25頁。多重性措