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1、上交专业课总结二反应堆热工水力第一章1、压水堆重要参数：（1）压力（MPa）：一回路工作压力15.5MPa（2）温度（）：冷却剂进口温度296.4，冷却剂出口温度327.6，慢化剂平均温度310（3）燃料（UO2）：浓缩度1.8%-2.4%第二章1、裂变能分布：类型来源能量/MeV射程释热地点裂变瞬发裂变碎片的动能裂变中子的动能瞬发射线的能量16857约0.01mm中长在燃料元件内大部分在慢化剂内堆内各处缓发裂变产物衰变的射线能裂变产物衰变的射线76短长大部分在燃料元件内，小部分在慢化剂内堆内各处过剩中子引起的（n，）反应瞬发和缓发过剩中子引起的非裂变反应加（n，）反应产物的衰变和衰变能约7有

2、长有短堆内各处总计约200注：只有很少一部分裂变碎片会穿入包壳内，但不会穿透包壳；在压水动力堆的设计中，通常取燃料元件的释热量占总释热量的97.4%，而在沸水堆中取燃料元件的释热量占堆总释热量的96%。2、功率影响因素：（1）燃料布置（2）控制棒（3）水隙及空泡：水隙会引起附加慢化作用，使该处中子通量上升，因而使水隙周围元件的功率升高，从而增大了功率分布的不均匀程度。3、控制棒中的热源：吸收堆芯辐射以及吸收控制棒本身因（n，）或（n，）反应所产生热量的全部或一部分。4、慢化剂中的热源：慢化剂中所产生的热量主要是裂变中子的慢化、吸收裂变产物放出的粒子的一部分能量、吸收各种射线的能量。5、结构材料

3、的热源：几乎完全是吸收来自堆芯的各种辐射。6、停堆后功率：反应堆停堆后，其功率并不是立刻降为零，而是按照一个负的周期迅速地衰减，周期的长短最终取决于寿命最长的放射缓发中子的裂变核群的半衰期。当反应堆由于事故或正常停堆后，堆内自持的链式裂变反应虽然随即终止，但还有热量不断地从芯块通过包壳传入冷却剂中。这些热量一部分来自燃料棒内储存的显热，热量的另外两个来源是剩余中子引起的裂变和裂变产物的衰变及中子俘获产物的衰变。因此，在反应堆停堆后，还必须采取一定的措施对堆芯继续进行冷却，以便排除这些热量防止损坏燃料元件。7、衰变功率：裂变产物的放射性衰变和中子俘获产物的放射性衰变所产生的能量。第三章1、热传导

4、微分方程：2、圆柱体燃料元件芯块温度场： 忽略轴向导热，可以推得：或者由物理意义，可以写出（中心温度变化率为零）：最后可以解得：3、平板形燃料元件芯块温度场：忽略轴向导热，可以推得：最后可以解得：4、平板形包壳温度场：由傅里叶定律有:解得：5、圆壁形包壳温度场：由傅里叶定律有：最后解得：6、单相对流换热公式：7、强迫对流换热：圆形通道内强迫对流换热公式D-B公式：8、沸腾曲线（参考书P37图3-9）壁面过热度和热流密度的关系曲线称为沸腾曲线。（1）自然对流区（2）核态沸腾区：从产生气泡的沸腾起始点（ONB）开始，由于壁面生成气泡和气泡脱离壁面的强烈扰动，对流系数大大增加，热流密度迅速上升，但壁

5、面温度变化不大，直到热流密度达到最大值为止，此点称为烧毁点，该点热流密度被称为临界热流密度。（3）过渡沸腾区：从烧毁点开始，由于气泡连成一片，形成蒸汽膜覆盖在受热面上，热阻上升，热流密度下降，但壁面温度一直上升，直至热流密度达到最小值，该点称为莱登弗罗斯特点。（4）膜态沸腾区：热流密度随壁面温度上升9、沸腾临界沸腾临界的特点是由于沸腾机理的变化引起的换热系数的陡降，导致受热面的温度骤升，达到临界沸腾的热流密度称为临界热流密度。沸腾临界按工况分为两种情况：（1）过冷或低含气量的沸腾临界：由于受热面上逸出的气泡数量太多，以至阻碍了液体的补充，于是在加热面上形成一个蒸汽隔热层，从而使传热性能恶化，加

6、热面的温度骤升。这一物理现象被称为沸腾临界。（2）高含汽量下的沸腾临界：在高含汽量下，当冷却剂的流型为环状流时，如果由于沸腾而产生过分强烈的汽化，液体层就会被破坏，从而导致沸腾临界，这种现象被称为烧干。10、包壳作用（1）包覆核燃料使之不受冷却剂的化学腐蚀和机械侵蚀；（2）作为放射性裂变产物的第一道安全屏障包容裂变气体和其他裂变产物，防止它们扩散到冷却剂中；11、燃料元件温度分布参考书P53-P57有推导，参考图也需记住12、积分导热率： 13、热屏蔽：热屏蔽位于堆芯和压力壳之间，其功用在于吸收来自堆芯的强辐射（辐射和中子流），使压力壳和生物屏蔽所受辐射不超过允许值。第四章1、单相流体流动压降

7、：2、提升压降： 提升压降取决于截面的垂直高度和密度，计算式如下：3、摩擦压降：计算单相流的摩擦压降，普遍采用darcy公式：（1）圆形通道 Re2320的层流流动时，有： 2300Re105的湍流流动时，有（2）非圆形通道普遍关系式为： 取值参考莫迪图 4、加速压降代入（质量流密度），可推得：5、局部压降经验公式为：截面突然扩大情况：6、基本流型：（1）泡状流；（2）弹状流；（3）环状流；（4）滴状流7、两相流基本参数：（1）含汽量：a、静态含汽量:b、流动含汽量：c、平衡态含汽量：注：平衡态含汽态可以为负，可以大于1，而前两者则不可以8、空泡份额：对于环状流，有：9、滑速比S:10、含汽量

8、、空泡份额和滑速比间的关系11、两相流压降模型（1）均匀流模型：假设两相均匀混合，把两相流动看作为某一个具有假想物性的单相流动，该假想物性与每一个相的流体的特性有关。（2）分离流模型：假设两相完全分开，把两相流动看作为各相分开的单独的流动，并考虑相间的作用。12、均匀流模型压降表达式前提：（1）汽相和液相的流速相等（S=1）；（2）两相间处于热力学平衡状态；（3）使用规定得恰当的经验摩擦系数。13、分离流模型压降表达式前提：（1）汽相和液相的流速不相等；（2）相间处于热力学平衡状态；（3）应用经验关系式或简化的概念建立两相摩擦压降倍数和空泡份额的具体表达式。14、孔板的作用：孔板可以用来测量两

9、相流量，汽液混合物的含汽量。孔板的结构简单，性能稳定，可以用来解决热力设备设计中的稳定性和均匀性等问题。15、自然循环：自然循环是指在闭合回路内依靠热段（上行段）和冷段（下行段）中的流体密度差所产生的驱动压头来实现的流动循环。对于反应堆系统来说，如果堆芯结构和管道系统设计得合理，就能够利用这种驱动压头推动冷却剂在一回路中循环，并带出堆内产生的热量（裂变热或衰变热）。16、驱动压头：17、有效压头：克服上升段压力损失后的剩余驱动压头。 18、自然循环中断原因： 驱动压头不足以克服回路内上升段和下降段的压力损失：（1）上升段和下降段的摩擦压降和局部压降太大，因此需要设法减小这些压降，例如采用管径稍

10、大的管子，尽量减小各种局部压降的阻力件等等；（2）驱动压头太小，即由于上升段（热段）和下降段（冷段）之间流体的密度差不够大，在核电厂中还可能由于蒸汽发生器二次侧的冷却能力过强，反而会使一回路的自然循环能力减小以致中断。（3）自然循环必须是在一个流体连续流动的回路（或容器）中进行，如果中间被隔断，就不能形成自然循环，例如在堆芯中产生了汽体，并积存在压力壳的上腔室，使热段出水管裸露出水面，不能形成一个流通回路。19、临界流（阻塞流）：当流体自系统中流出的速率不再受下游压力下降的影响时，这种流动就称为临界流或阻塞流，对于单相流也称声速流，此时出口处的流量达到最大值。20、单相流体的临界条件：（1）临

11、界界面的流速等于声速；（2）临界截面的上游流动不受下游压力下降的影响。21、短通道临界流公式：（1）孔板（可认为L/D=0）：（2）短通道（0L/D3):22、流动不稳定性在一个质量流密度、压降和空泡之间存在着耦合的两相系统中，流体受到一个微小的扰动后所产生的流量漂移或者以某一频率的恒定振幅或变振幅进行的流量振荡。流动不稳定性的危害：（1）机械振动：流量和压力振动所引发的机械力会使部件产生有害的机械振动，而持续的机械振动会导致部件的疲劳损坏；（2）控制困难：流动振荡会干扰控制系统；（3）温度振荡：流动振荡会使部件的局部热应力产生周期性变化，从而导致部件的热疲劳破坏；（4）沸腾临界：流动振荡会使

12、系统内的传热性能变坏，极大地降低系统的输热能力，并使临界热流密度大幅度下降，造成沸腾临界过早出现。23、流动不稳定性分类：（1）静力学不稳定性：非周期性的改变系统额稳态工作运行点，基本特征是系统在经受一个微小扰动后，会从原来的稳态工作点转变到另一个不相同的稳态工作点运行。（2）动力学不稳定性：周期性地改变系统的稳态工作状况。两相流不稳定性的分类类别型式机理或条件基本特征静力学不稳定性流量漂移压降特性曲线的斜率小于驱动压头特性曲线的斜率流量发生突变，大的流量漂移沸腾危机不能有效地从加热表面带走热量壁面温度波动，流量振荡流型不稳定性泡状-团状流型与环状流型交替变化，前者比后者有较小的空泡份额和较大

13、的压降周期性流型转换和流量变化蒸汽爆发不稳定性由于缺乏汽化核芯而周期性交替出现亚稳态到稳态的变化液体过热或急剧蒸发，流道中伴随有逐出和再充满现象动力学不稳定性声波不稳定性压力波共振频率高密度波不稳定性流量、密度和压降之间相互关系的延迟和反馈效应频率低热振荡传热系数变化与流动过程之间的相互作用发生在膜态沸腾工况沸水堆的不稳定性空泡反应性与流动动态传热之间的相互作用仅在燃料元件时间常数小和压力低时才显示出明显的不稳定性管间脉动在少量平行管间的相互作用多种方式的流量再分配压降振荡流量漂移导致管道与可压缩体积之间动态的相互作用频率很低的周期性过程24、流量漂移（Ledinegg不稳定性）：流量漂移也称

14、水动力稳定性，其特点是系统内的流量会发生非周期性的漂移。流量漂移原因是当通道内的水存在沸腾段和非沸腾段时，压降随流量变化的趋势就要由两个因素来决定：（1）由于流量的降低，压降有下降的趋势（）；（2）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的减少而增加（）。（参考书P135图4-31）25、流量漂移稳定性准则即驱动压头随流量的增加速度不能超过摩擦压降的增加速度。当驱动压头是给定的时（即不随流量变化），区段上流动是稳定的，区段上则相反。26、防止流量漂移的措施：（1）不要使系统在区段内运行，如必须的话，则采用大流量下压头会大大降低的水泵，以满足稳定性准则；（2）消除区段，主要

15、方法有:a、在进口通道加装节流件，增大进口局部阻力；b、选取合理的系统参数，系统运行压力越高，两相比体积相差越小，流动就越稳定。 27、管间脉动：汽水流量发生周期性变化 28、管间脉动影响因素：（1）压力：压力越高，脉动可能性越小；（2）出口含汽量：出口含汽量越小，流动越稳定；（3）热流密度：热流密度越小，脉动可能性越小；（4）流速：进口流速越大，可以减轻或避免管间脉动。29、管间脉动消除方法：（1）调节与以上因素有关的参数；（2）在加热段的进口加装节流件，提高进口阻力。第五章1、热工设计准则：在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规定了热工设计必须遵守的要求

16、，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。2、压水动力堆稳态热工设计准则：（1）燃料元件芯块内最高温度应低于其相应燃耗下的熔化温度。（2）燃料元件外表面不允许发生沸腾临界。限制条件为临界热流密度比（DNBR），定义式为：在整个堆芯内DNBR的最小值称为最小临界热流密度比或最小偏离核态或最小DNB比，用MDNBR表示。（3）必须保证正常运行工况下燃料元件和堆内构件能得到充分冷却，在事故工况下能提供足够的冷却剂以排除堆芯余热。（4）在稳态额定工况和可预计的瞬态运行工况中，不发生流动不稳定性。3、流量分配不均匀原因：（1）压降不同：进入下腔室的冷却剂流，不可避免地形成大大小小的涡流区，从而有可能造成各冷

17、却剂通道进口处的静压力各不相同；（2）设计几何参数不同：各冷却剂通道在堆芯或燃料组件中所处的位置不同，其流通截面的几何形状和大小也就不可能完全一样；（3）工程误差：燃料元件和燃料组件的制造、安装的偏差，会引起冷却剂通道流通截面的几何形状和大小偏离设计值；（4）功率分布不均匀：各冷却剂通道中的释热量不同，引起各通道内冷却剂的温度、热物性以及含汽量也各不相同，从而导致各通道中的流动阻力产生显著的差别。4、交混：对于开式（即无盒壁组件）冷却剂通道，相邻通道冷却剂间在流动过程中存在着横向的质量、动量和能量的交换，这种横向的交换又常统称为交混。5、热管：在堆芯内各并行的通道中存在着某一积分功率输出最大的

18、冷却剂通道，这种积分功率输出最大的冷却剂通道通常称为热管。6、热点：在堆芯内还存在着某一燃料元件表面热流密度最大的点，这种点通常就称为热点。7、热管因子和热点因子：在热工水力设计中，一般把某一热工参数的最大值偏离平均值的程度称为热管因子或热点因子。如果这个因子已知，将它乘平均热工参数，就可以得到某一热工参数的最大值。8、核热管因子和核热点因子：由于核方面（例如中子通量分布不均匀）产生的不均匀性。定义式：（1）核热点因子：（2）核热管因子：9、工程热管因子和核热点因子：由于堆芯的燃料及构件的加工和安装误差造成的功率分布不均匀性。定义式：（1）工程热点因子：（2）核热管因子：10、降低热点因子和热

19、管因子的途径：（1）核方面堆芯四周设置反射层；在堆芯径向，燃料采用分区装载，在堆芯不同区域，装载不同富集度的燃料；固体可燃毒物的适当布置；控制棒分组及棒位的合理确定也会降低热管因子值。（2）工程方面主要是合理控制有关部件的加工、安装误差；改善反应堆下腔室的冷却剂流量分配不均匀性；加强堆芯内冷却剂通道之间的流体横向交混；进行结构和水力模拟实验，改善下腔室冷却剂流量的分配不均匀性。11、最小烧毁比MDNBR核反应堆工程P291图6-212、热管因子和热点因子计算方法（1）乘积法：把所有工程偏差看成是非随机性质的，保守地采用将各个工程偏差值相乘的方法。（2）混合法：将工程偏差分为系统误差和随机误差，

20、前者按乘积法进行处理，后者按误差规律分布规律进行计算，两者最后相乘。相对误差传递公式：13、临界热流密度影响因素：（1）冷却剂工作压力；（2）冷却剂质量流量；（3）冷却剂比焓；（4）进口欠热度；（5）流动表面粗糙度；（6）入口段长度；14、W-3公式修正：（1）轴向热流密度非均匀修正；（2）冷壁效应的修正；（3）定位架的修正。15、提高核电厂经济性方法：（1）提高动力循环效率；（2）提高堆芯功率密度；（3）提高堆芯燃料的燃耗深度；（4）减少单位功率的核燃料费用；（5）降低厂用电。16、提高动力循环效率方法：（1）提高冷却剂工作压力；（2）提高冷却剂流量；（3）适当选定堆芯工作温度。第六章1、三

21、道屏障：（1）燃料包壳；（2）一回路压力边界：主管道、一回路设备和辅助管道的外壳；（3）安全壳：防止一回路的放射性物质外泄。2、四类电厂工况;（1）正常运行和运行瞬变；（2）中等频率故障；（3）稀有故障；（4）极限事故。历年名词解释1、最终热阱：余热排放的最终场所。2、故障安全准则：满足故障安全原则的设备在发生随机故障时仍能保持所赋予的功能。3、一回路压力边界：一回路设备、主管道和辅助管道的外壳。4、临界流：当流体自系统中流出的速率不再受下游压力下降的影响时，这种流动就称为临界流。5、热管因子：堆芯热管最大焓升与堆芯平均管焓升之比。6、自然循环：闭合回路内依靠热段（上行段）和冷段（下行段）中的

22、流体密度差所产生的驱动压头来实现的流动循环。7、流动不稳定性：在一个质量流密度、压降和空泡之间存在着耦合的两相系统中，流体受到一个微小的扰动后所产生的流量漂移或者以某一频率的恒定振幅或变振幅进行的流量振荡。8、循环倍率：通道内某一截面的两相流质量流量与气相质量流量之比。9、积分导热率： 10、释热率：反应堆内某处单位时间单位体积释放的热量。11、线功率：反应堆内某处单位时间单位长度释放的热量。12、交混：对于开式（即无盒壁组件）冷却剂通道，相邻通道冷却剂间在流动过程中存在着横向的质量、动量和能量的交换，这种横向的交换又常统称为交混。13、进入堆压力容器内的有效冷却剂流量：指进入堆压力壳的冷却剂流量中用来冷却燃料元件的那一大部分流量。14、静力学不稳定性：非周期性的改变系统额稳态工作运行点，基本特征是系统在经受一个微小扰动后，会从原来的稳态工作点转变到另一个不相同的稳态工作点运行。15、热工设计准则：在设计反应堆冷却系统时，为了保证反应堆运行安全可靠，针对不同的堆型，预先规定了热工设计必须遵守的要求，这些要求通常就称为堆的热工设计准则。