反应堆物理分析C课件.ppt

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1、核反应堆工程设计大纲3.8堆芯功率分布3.9堆芯燃耗和中毒3.10反应性系数3.8堆芯功率分布功率分布求解燃料在堆芯均为分布求功率分布就是求通量分布通量分布求解外推边界中子通量密度为零中子通量密度处处连续波动方程波动方程的求解实际反应堆中中子通量分布反射层影响燃料装载和燃耗影响控制棒的影响结构材料和水隙的影响温度场的影响燃料元件的自屏效应反射层对中子通量分布的影响展平功率燃料装载和燃耗的影响均匀分布的问题堆芯中心通量密度过高堆芯边缘燃耗速度慢，影响平均卸载燃耗深度燃料分区布置秦山二期工程堆芯的三区装载燃料235-U的富集度为：3.1%、2.6

2、%、1.9的分散分区布置燃料分区布置对中子通量的影响燃耗对分布的影响燃耗率正比于中子注量，富集度相同的情况下，中子注量高，燃料消耗的快。控制棒的影响在电站中，一般采用化学补偿控制，少数调节帮部分插入堆芯，影响很小。在动力堆中，要求堆芯功率能快速变化，主要由控制棒调节。径向可以展平功率轴向带来不利的影响控制棒对中子通量分布的影响结构材料和水隙的影响结构材料的影响主要体现在附加材料（定位格架等）对中子的吸收引起的局部中子注量率下降。水隙的影响体现在燃料棒间的水隙对快中子的慢化，提高了局部中子注量率冷却剂温度分布的影响温度高密度低慢化能力下降局部功

3、率降低在后面的反应性系数中详细论述燃料元件的自屏效应燃料外层首先将热中子吸收，造成燃料内部中子数很低真实电站的功率分布选取秦山二期核电工程堆芯不同燃耗下的功率分布（轴向）3.9堆芯燃耗和中毒燃耗燃耗表示反应堆所装载的和燃料在运行过程中由于裂变而造成的消耗。通常以单位燃料装载质量所发出的能量MWd/t作为燃耗的度量，成为比燃耗。燃耗分析的目的为设计要求的堆芯循环寿期提供足够的剩余反应性核功率峰因子不能超过设计限值燃料最大的比燃耗不得超过燃料所能经受的燃耗极限燃耗分析的具体任务追踪各种核过程，确定堆芯运行期间的反应性及功率分布随时间的变化确定堆芯

4、燃料循环寿期不同阶段控制棒和毒物状态，以维持堆临界。确定换料方式评估燃料循环的成本分析的过程选择需要分析的核素（2个处理原则）分析生产链（产生和消失）根据守恒关系列方程（变化=产生-消失）进行假设化简方程（3个假设）给出初始和边界条件进行求解结果分析燃耗算例裂变产物的中毒裂变产物对反应性的影响称谓中毒效应一般只考虑中毒效应最大的氙-135和钐-149分析的方法就是燃耗分析的方法碘坑转换与增值转换比CR：在一定时间内可转换核俘获中子形成易裂变核素除以同一时间内消耗的易裂变核素。CR>1称为增值比（快中子堆）CR<1称为转换比3.10反应性系数反

5、应性温度系数温度效应：由温度引起的反应性变化温度系数对反应堆稳定性的影响正温度系数负温度系数压水堆具有负的温度系数，具有固有安全性燃料温度系数燃料温度系数主要由燃料核共振吸收的多普勒效应所引起温度升高，燃料的能量和空间自屏效应都会减弱，使得共振吸收增加。有效增值因数下降慢化剂温度系数慢化剂温度增加，密度减小，中子能谱变硬。密度减小，有害吸收减小（正），慢化能力下降（负）能谱变硬，共振吸收增加（负）综合起来，慢化剂温度效应为负值空泡系数由于空泡份额的变化引起反应性的变化当空泡增加时有害的中子吸收减小（正）中子的泄露增加（负）慢化能力减小（负）综

6、合，对于压水堆，空泡系数为负。各种类型电站的温度效应反应性功率系数单位功率变化引起的反应性变化