核反应堆热工分析整理.docx

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？
种类
过冷或低含汽量下的沸腾临界
高含汽量下的沸腾临界
物理特点
当热流密度值超过临界热流密度值，此时温度会跃升到下一个稳定的膜态沸腾区所对应温度，温度跃迁可达近千摄氏度，足以导致加热面的迅速“烧毁”，称为快速烧毁。
由于环状流工况具有快速流动的蒸汽核心，具有较大的换热系数，壁温升高速率较慢，金属材料不会立即烧损，但当燃料元件包壳表面干湿交替变化时，包壳也会损坏，又称慢速烧毁。
发生区域
压水堆的堆芯通道
沸水堆的堆芯通道
物理现象
受热面上溢出的气泡数量太多，阻碍了液体的补充，在加热面上形成一个蒸汽隔热层，从而是传热性能恶化，加热面的温度骤升
在高含汽量下，但冷却剂的流型为环状流是，由于沸腾而产生过分强烈的汽化，液体层被破坏，从而导致临界沸腾
取决因素
热流密度、系统压力、冷却剂流量、含汽率以及冷却剂流过堆芯时的焓升等因素
主要取决于流型参数，而与近壁面参数关系很小
答：
5.燃料元件的热工设计要求？
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.UO2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。（一般发生在过冷沸腾区或饱和沸腾低含汽量区）
弹状流：是柱形气泡和块状液团在通道的中心部分交替出现的流动，是泡状流向环状流的过渡阶段，是不稳定的。（也称塞状流或块状流，一般发生在饱和沸腾中等含汽量区）
环状流：液相在管壁上形成一个环形连续流，连续的汽相则在管道中心部分流动，液环中弥散着汽泡，汽相中也夹带着液滴。（一般发生在饱和沸腾高含汽量区）
滴状流：通道内流体变为许多细小的液滴悬浮在蒸汽主流中随蒸汽流动，且越接近通道出口，液滴数量也少，尺寸也越小，直至成为单相蒸汽。
9.降低热管因子和热点因子的途径有哪些？
答：核方面： 径向 沿堆芯径向装载不同富集度的核燃料；堆芯周围设置反射层；堆芯径向不同位置布置一定数量的控制棒和可燃毒物棒
轴向 设置反射层或长短控制棒结合
工程方面：合理控制有关部件的加工及安装误差，兼顾工程热管因子和热点因子数值的减少和加工费用的增加（合理的结构设计和反应堆水力模拟实验，改善堆芯下腔室冷却剂流量分配不均匀性；加强堆芯内相邻冷却剂通道间的流体横向交混，降低热管内冷却剂的焓升）
10.失流事故和失水事故的区别？
答：失流事故：当反应堆带功率运行时，若主循环泵因动力故障或机械故障而被迫突然停止运行致使冷却剂流量迅速减少时，就发生失流事故。过程的特征由冷却剂流量的下降和堆芯功率下降决定
失水事故：一回路压力边界的任何地方发生破裂，或安全阀及卸压阀卡开等造成冷却剂的流失，这种事故称为冷却剂丧失事故。对于水冷反应堆，叫做失水事故。
三.综合题
1.1当通道内开始出现沸腾段，此时压降随流量变化趋势由什么决定？
答：A.由于流量的降低，压降有下降的趋势
B.由于产生沸腾，汽水混合物体积膨胀流速增加，从而使压降反而随流量减少而增大
1.2水动力稳定性准则是什么？
答：
1.3防止水动力不稳定性的措施哪些？
答：A.
B.

方法：(1)在通道口加装节流件，增大进口局部阻力；
(2)选取合理的系统参数。
a.选择较高的系统压力（系统压力越高，两相比体积就相差越小，流动就越稳定）
b.选取合适的欠热度——水蒸汽比相同压力下饱和温度低的程度
Ÿ 欠热度对水动力特性影响有一定界限值
Ÿ 小于该界限值，减小欠热度，可使流动趋于稳定；欠热度为零时必然稳定
Ÿ 大于该界限值，只有增加通道进口过冷度，才能提高流动稳定性
1.4描述曲线 I和曲线II
答：曲线 I表明随着流量的降低，压降有下
降的趋势
曲线II中ba段表明此时由于产生了沸腾，汽水混合物体积膨胀流速增加，导致压降随流量减少而增加；aO段表明a点之后，若继续降低流量，通道出口的含汽量会很大，甚至出现过热段，流量越低，过热段所占比例就越大，此时体积膨胀对增加压降所起的作用已经很小，压降差不多沿着过热蒸汽的水动力曲线随流量单调下降。曲线说明了与W之间并不是单调关系，在曲线a、b两点之间所包含的压降范围内对应一个压降可能有三个不同流量。