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反应堆热工第二章-1解析.ppt

发布:2016-10-27约2.84千字共35页下载文档
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反应堆热工水力学第二章 主要内容 2.1 核裂变产生的能量及其分布 2.2 堆芯功率分布及其影响因素 2.3 控制棒、慢化剂和结构材料中热量的产生及其分布 2.4 反应堆停堆后的功率释放 主要知识点(1) 掌握计算堆芯热功率的方法 掌握堆芯内释热率的分布情况(典型) 掌握影响堆芯内功率分布因素 理解堆芯内其他释热产生和分布原理 了解其他释热计算方法 主要知识点(2) 掌握反应堆停堆后功率变化规律 掌握反应堆停堆后功率组成及特点 了解反应堆停堆后功率计算方法 反应堆的热源及其分布 一、 核裂变产生的能量及其在堆芯内的分布 热源来自于可裂变核素的裂变能量 每次裂变放出的总能量平均约为200MeV 包括缓发中子的能量,未计及中微子及反中微子的能量 所产生热源的分布与堆型、燃料型式及运行时间等因素有关 裂变能的近似分配 不同核素释放裂变能值(重水堆) 二、 堆芯功率分布及其影响因素 裂变率: 体积释热率: 体积释热率是单位时间、单位体积内释放的热能的度量,也称为功率密度。要注意的是,体积释热率指的是已经转化为热能的能量,并不是在该体积单元内释放出的全部能量,因为有些能量会在别的地方转化为热能,甚至有的能量根本就无法转化为热能加以利用。 堆芯内释热率的分布 均匀裸堆释热率分布: 影响堆芯功率分布的因素-1 影响堆芯功率分布的因素-2 影响堆芯功率分布的因素-3 结构材料的吸收效应 水隙和空泡效应 影响堆芯功率分布的因素-4 如果冷却剂和慢化剂是同一种材料(例如水-水堆)则慢化剂的冷却问题就可以合并在元件的冷却问题中一起考虑; 如果冷却剂是液体而慢化剂是固体(例如水-石墨堆)则慢化剂的冷却必须专门考虑 结构材料中的热源及其分布 结构材料 :包壳、元件盒、定位架、控制棒导向管等 热量来源:几乎完全由于吸收来自堆芯的各种 辐射 计算:如果认为 对射线的吸收正比于材料的质量。则可近似地用下式估算体积释热率 : 四、 反应堆运行过程中的简单瞬态热工分析 反应堆停堆后的释热特点 核特性的影响 组成 剩余裂变产生的功率 裂变碎片的衰变功率 中子俘获产物的衰变功率 对于某900MW电功率的反应堆,其额定热功率为2895MW。其停堆后一段时间内反应堆的剩余功率如下: 紧急停堆后 2分钟: 约 120MW 1小时: 约 40MW 1天: 约 16MW 1月: 约 4MW 1年: 约 0.8MW 停堆后反应堆释热功率表达式 剩余裂变功率的特点及计算方法 裂变产物衰变功率 中子俘获反应衰变功率特点 中子俘获产物主要指U-238俘获中子生成U-239 俘获产物的衰变指的是U-239衰变为Np-239 衰变过程中释放β、γ射线 反应堆紧急停堆后的功率、热流密度 考虑到控制棒 以及堆内材料 辐射俘获衰变热 1.1N 核科学与技术学院 Harbin Engineering University 王建军 wang-jianjun@hrbeu.edu.cn 045182569655 裂变能绝大部分在燃料元件内转变为热能 热堆份额90% 压水动力反应堆97.4% 沸水反应堆96% * 核科学与技术学院 * 三、控制棒、慢化剂和结构材料中 热量的产生和分布 控制棒中的热源及其分布; 慢化剂的热源及其分布; 结构材料中的热源及分布; * 核科学与技术学院 * 控制棒中的热源及其分布 材料: 硼、镉、铪等,压水堆一般采用银-铟-镉合金或碳化硼 控制棒热源: 1)吸收堆芯的γ辐射的热量; 2)吸收本身中子因(n,α)或(n, γ )反应所产生的全部或部分热量; * 核科学与技术学院 * 计算方法: 1、吸收γ射线而释热的热源:与堆芯的结构、控制棒本身的结构、控制棒材料的性质以及控制棒在堆芯所处的位置有关,可用屏蔽设计的方法来进行计算。 2、因(n,α)或(n, γ )反应而释热的热源: 1)算出控制棒在单位时间内俘获的中子数n(中子/s) 释放出1KJ能量的裂变数 控制棒对中子的吸收系数,即每次裂变被 控制棒吸收的中子数(中子/裂变) * 核科学与技术学院 * 2)首先根据控制棒所使用的材料判断控制棒俘获中子所产生的反应是 还是 反应:由于
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