核反应堆热工分析课件.ppt

《核反应堆热工分析课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、核反应堆热工分析第一章：核反应堆热工分析的任务1安全：稳定运行，能适应瞬态稳态变化，且保证在一般事故工况下堆芯不会破坏，最严重事故工况下也要保证堆芯放射性不泄漏经济：降低造价，减少燃料装载量，提高冷却剂温度以及电厂热力循环效率要求Text可靠性：其他特殊要求：比如一体化堆芯对结构紧凑的要求等内容1BECDA分析燃料元件内的温度分布冷却剂的流动和传热特性预测在各种运行工况下反应堆的热力参数各种瞬态工况下压力、温度、流量等热力参数随时间的变化过程事故工况下压力、温度、流量等热力参数随时间的变化过程稳态分析稳态分析主要用于反应堆热

2、工设计，结果是瞬态分析的初始条件瞬态分析瞬态分析主要用于反应堆瞬态过程和事故分析以及安全审查反应堆热工水力分析包括分析方法：反应堆热工水力计算分析与实验的密切配合研究对象：压水堆核裂变产生的能量及其分布1堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒、慢化剂和结构材料中热量的产生和分布3停堆后的功率分布4第二章堆的热源及其分布核裂变产生能量及其分布1裂变碎片的动能约占总能量的84%裂变能的绝大部分在燃料元件内转换为热能，少量在慢化剂内释放，通常取97.4%在燃料元件内转换为热能核裂变产生能量及其分布1不同核素所释放出来的裂变能量是有差异

3、的，一般认为取堆内热源及其分布还与时间有关，新装料、平衡运行和停堆后都不相同输出燃料元件内产生的热量的热工水力问题就成为反应堆设计的关键堆芯功率的分布及其影响因素2释热率单位体积的释热率裂变率单位时间，单位体积燃料内，发生的裂变次数热功率整个堆芯的热功率计入位于堆芯之外的反射层、热屏蔽等的释热量热功率正比堆内热源的分布函数和中子通量的分布函数相同堆芯功率的分布及其影响因素2堆芯功率的分布均匀裸堆进行理论分析时极其有用活性区外面没有反射层富集度相同的燃料均匀分布在整个活性区内简化一：简化二：堆芯功率的分布及其影响因素2目前绝大

4、部分的堆都采用圆柱形堆芯，圆柱形堆芯的均匀裸堆，热中子通量分布在高度方向上为余弦分布，半径方向上为零阶贝塞尔函数分布：外推半径：外推高度：堆芯的释热率分布堆芯最大体积释热率堆芯功率的分布及其影响因素2均匀裸堆中的中子通量分布堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素均匀装载燃料方案：分区装载燃料方案：目前的核电厂普遍采用的方案布置特点：沿堆芯径向分区装载不同富集度的燃料，高富集度的装在最外区，低富集度的在中心。优点：堆芯功率分布得到展平，提高平均燃耗早期的压水堆采用此方案优点：装卸料方便缺点：功率

5、分布过于不平均，平均燃耗低堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素三区分批装料时的归一化功率分布图：通常I区的燃料富集度是最低的，III区的燃料富集度最高堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素控制棒一般均匀布置在高中子通量的区域，既提高控制棒的效率，又有利于径向中子通量的展平控制棒对径向功率分布的影响堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素控制棒对反应堆的轴向功率分布也有很大的影响控制棒对轴向功率分布的影响堆芯功率的分布及其影响因素2

6、控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素分类停堆棒停堆棒通常在堆芯的外面，只有在需要停堆的时候才迅速插入堆芯调节棒调节棒是用于反应堆正常运行时功率的调节补偿棒补偿棒是用于抵消寿期初大量的剩余反应性的堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附加慢化作用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功率，增大了功率分布的不均匀程度克服办法：采用棒束型控制棒组件堆芯功率的分布及其影响因素2控制棒燃料布置水隙及空泡影响功率分布的因素轻水作慢化剂的堆芯中，水隙的存在引起附

7、加慢化作用，使该处的中子通量上升，提高水隙周围元件的功率，增大了功率分布的不均匀程度克服办法：采用棒束型控制棒组件空泡的存在将导致堆芯反应性下降沸水堆控制棒由堆底部向上插入堆芯的原因能减轻某些事故的严重性的原因堆芯功率的分布及其影响因素2燃料元件数很多的非均匀圆柱形堆芯的通量分布总趋势与均匀堆的是一样的非均匀堆中的燃料元件自屏效应，使得元件内的中子通量和它周围慢化剂内的中子通量分布会有较大差异堆芯功率的分布及其影响因素2非均匀堆栅阵用具有等效截面的圆来代替原来的正方形栅元假设热中子仅在整个慢化剂内均匀产生运用扩散理论，燃料元

8、件内热中子通量分布的表达式：若燃料棒表面处的热中子通量为，则在处，，则：堆芯功率的分布及其影响因素2燃料元件的自屏因子F为：对于棒状燃料元件：采用富集铀且燃料棒的尺寸比较细的情况，F的范围为1.0～1.1精确的F值要根据逃脱几率的方法求解控制棒、慢化剂和结构材料中热量的产生和分布3慢化剂控