动力反应堆热工水力分析PDF电子书下载

目录 1

第一章绪论 1

1·1动力反应堆简介 1

1·2压水堆动力装置简介 3

1·3反应堆内裂变能的分配 8

1·4均匀裸堆中热中子通量分布 10

1·5活性区和元件功率强度的表示方法 11

1·6堆内部件发出热量的计算 14

1·6·1 γ射线的来源和能量 14

1·6·2部件吸收的γ射线能量 16

1·7剩余中子功率和衰变热 19

1·7·1剩余中子功率 19

1·7·2衰变热 21

1·8热平衡计算的各项热量 24

第二章流动与压降 28

2·1引言 28

2·2流动方式的分类 29

2·3两相流的形成 32

2·3·1过冷沸腾起始点 34

2·3·2汽泡脱离壁面起始点 35

2·4含汽量、空泡份额和滑速比 37

2·4·1含汽量的计算方法 38

2·4·2滑速比的计算方法 41

2·4·3空泡份额的计算方法 43

2·5单相等温沿程摩擦压降 45

2·5·1 圆管或矩形通道的单相等温摩擦系数 46

2·5·2棒束构成的通道的等温摩擦系数 48

2·6加热或冷却下的单相摩擦系数 54

2·7·1均匀流模型的处理方法 58

2·7两相流沿程摩擦压降 58

2·7·2修正单相摩擦压降的方法 60

2·8形阻压降 66

2·8·1单相流的形阻系数 67

2·8·2两相形阻压降 72

2·9加速压降 74

2·9·1 由于通道截面改变产生的加速压降 75

2·9·2 由于流体重度改变产生的加速压降 75

2·10提升压降 78

第三章流量计算与流动问题 83

3·1封闭回路中的流量计算 83

3·1·1泵的特性曲线 83

3·1·2回路特性曲线 84

3·1·3强制循环流量 86

3·1·4自然循环流量 87

3·2并联闭式通道间的流量分配 88

3·2·1通道的分类 88

3·2·2 闭式通道间流量分配的计算 89

3·3开式通道间流体的交混 93

3·3·1开式通道间动量、质量和热量迁移的分类 93

3·3·2动量紊流交混的计算方法 94

3·4开式通道间的横流混合 97

3·4·1光棒束及带栅格定位栅棒束的横流 97

3·4·2带绕丝定位栅棒束的横流 102

3·5交混和混合对轴向动量的影响 107

3·6开式通道间的流量分配 109

3·7燃料组件流量分配的改善 111

3·8流动引起部件的振动问题 112

3·9控制棒设计的水力问题 114

3·10·1 临界流速的计算 116

3·10临界流速及压力波的传递 116

3·10·2压力波的衰减 120

3·11两相流动不稳定性问题 120

3·12流量漂移 124

3·13流动方式变迁不稳定性 130

3·14声波不稳定性 130

3·15密度波不稳定性 132

3·15·1通道加热长度的影响 132

3·15·2通道进口和出口节流的影响 133

3·15·3通道入口过冷度的影响 133

3·15·4系统压力的影响 134

3·15·5重量流速和功率密度的影响 135

3·15·6并联平行通道旁通比的影响 137

3·16平行通道的流动不稳定性 138

3·17动态流动不稳定性的理论分析 139

第四章燃料、包壳材料、冷却剂及其热物性 155

4·1对燃料、包壳材料及冷却剂的一般要求 155

4·1·1燃料 155

4·1·2包壳材料 156

4·1·3冷却剂 157

4·2熔点 157

4·3导热系数 159

4·3·1二氧化铀的导热系数 160

4·3·2其他燃料、材料的导热系数 164

4·4膨胀系数 167

4·5比热和焓 169

4·6辐照和燃耗对热物性的影响 171

4·6·1辐照和燃耗对二氧化铀熔点的影响 172

4·6·2辐照和燃耗对燃料导热系数的影响 173

4·6·3辐照下芯块的肿胀 176

第五章燃料元件和堆内部件温度场 182

5·1计算导热的基本方程 182

5·2稳态下无内热源部件的温度场 186

5·2·1板状元件包壳的温度场 186

5·2·2棒状燃料元件包壳的温度场 188

5·2·3颗粒燃料涂层的温度场 190

5·3稳态下有内热源部件的温度场 191

5·3·1体积释热率为常数的芯块的温度场 191

5·3·2体积释热率为变数的芯块的温度场 196

5·3·3热屏蔽的温度场 199

5·4包壳与芯块间的间隙热导 201

5·4·1气隙导热模型 202

5·4·2气隙导热和接触导热混合模型 204

5·4·3间隙热导的经验数值 214

5·5辐射传热 216

第六章对流放热与活性区通道中冷却剂的温度场 218

6·1对流放热概述 218

6·2单相对流放热系数 220

6·2·1强迫对流的放热系数 220

6·2·2自然对流放热系数 229

6·3两相流放热系数 231

6·3·1池式沸腾的放热系数 231

6·3·2流动沸腾的放热系数 234

6·4沸腾放热的临界热通量 239

6·4·1流动沸腾的临界热通量 240

6·4·2池式沸腾临界热通量 254

6·5影响临界热通量的主要因素 254

6·5·1冷壁的影响 256

6·5·2轴向热通量分布的影响 257

6·5·3定位栅的影响 262

6·5·4重量流速的影响 264

6·5·5压力的影响 264

6·5·6加热壁面粗糙度的影响 265

6·5·7流动方向的影响 266

6·5·8棒间距大小的影响 268

6·5·9非稳态下的临界热通量 269

6·6冷却剂焓升的计算 270

6·6·1闭式通道内冷却剂焓升 270

6·6·2开式通道内冷却剂的焓升 272

第七章热工设计概论 287

7·1热工设计简介 287

7·2·1热工设计与热能动力装置总体设计的关系 290

7·2·2热工设计与堆物理设计的关系 290

7·2热工设计与热能动力装置总体设计、堆物理设计、堆内结构设计的关系 290

7·2·3与堆内结构设计的关系 291

7·3热工设计与燃料元件设计的关系 292

7·4热工设计准则 294

7·5热工参数的选择 296

7·5·1压力 296

7·5·2流量和流程 296

7·5·3温度 298

7·6稳态热工设计中应考虑的一些安全因素 299

7·6·1热工运行参数容许的波动范围 300

7·6·2恰当的设计参数（功率、温度、压力、流量） 301

7·6·3额定工况或设计参数下热工设计准则所各自对应 301

的值 301

7·6·4计算最小烧毁比时所采用的烧毁安全因子F烧毁 303

7·7一些典型轻水堆的热工参数和燃料元件参数 304

7·6·5旁通流量 304

8·1稳态热工设计简介 319

第八章反应堆稳态热工设计 319

8·2单通道模型 320

8·2·1反应堆参数计算 321

8·2·2冷却剂流量计算 322

8·2·3最小烧毁比的计算 324

8·2·4燃料元件温度场的计算 325

8·3子通道模型 327

8·3·1子通道的划分 328

8·3·2一维基本方程式 330

8·3·3三维基本方程式 334

8·3·4联解方程组的方法 337

8·4热通道（点）因子 345

9·1问题的提出 354

第九章 活性区热工设计的可靠性分析 354

9·2可靠性和可靠性分析程序 355

9·3设计变数不确定性 359

9·4设计参数数学表达式 361

9·5单一设计参数模型 364

9·5·1基本假设 364

9·5·2单一设计参数模型的活性区非破损概率 365

9·6独立设计参数模型 366

9·6·1破损点发生的多元性 366

9·6·2 各个点的非破损概率对活性区非破损概率的影响 367

9·6·3独立设计参数模型的活性区非破损概率 368

9·6·4关于点尺寸大小的讨论 370

9·7相关设计参数模型 372

9·7·1 各点设计参数的相关性 372

9·7·2相关设计参数模型的活性区非破损概率 373

9·8允许元件棒破损时的活性区可靠性 375

9·8·1 活性区可靠性P｛D≤D*｝ 375

9·8·2蒙特·卡洛处理 377

9·9结语 379

第十章反应堆热工暂态分析 382

10·1引言 382

10·2燃料元件的导热方程及其边界条件 383

10·3描写冷却剂热工水力状态的基本方程 386

10·3·1质量守恒方程 387

10·3·2动量守恒方程 388

10·3·3能量守恒方程 389

10·4几种特殊情况下的质量、动量和能量守恒方程 390

及其应用 390

10·4·1 在通道中冷却剂作一维流动时的质量、动量和能量守恒方程 390

10·4·2在等截面通道中冷却剂作一维流动的质量、动量和能量守恒方程 395

10·4·3描写两相流动用的宏观量计算 397

10·4·4质量、动量和能量守恒方程在燃料组件出 400

入口处的应用 400

10·5反应堆暂态计算中热工水力学方程的几种处理方法 402

10·5·1分段可压缩模型 402

10·5·2动量积分模型 404

10·5·3单一质量流速模型 406

10·5·4通道积分模型 406

10·6反应堆功率的计算 409

10·6·1中子动力学方程 409

10·6·2各种反应性及其计算 411

10·7主循环泵电机断电后的回路流量暂态计算 417

10·8反应堆热工水力暂态分析的活性区模型、所需 424

基本方程及其应用 424

10·9几种可能发生的事故工况介绍 428

10·9·1反应堆一回路系统冷却剂流量丧失事故 429

10·9·2控制棒反应性事故工况 431

10·9·3冷水事故 432

10·9·4蒸汽负荷丧失事故 434

第十一章失水事故 436

11·1概述 436

11·1·1失水事故的起因及后果 436

11·1·2失水事故的过程及预防措施 441

11·1·3失水事故热工分析的准则 443

11·1·4失水事故安全分析的发展趋向 444

11·2计算模型 445

11·2·1计算模型的演变 445

11·2·2控制容积 446

11·2·3通道 447

11·3回路热工水力状态的计算 449

11·3·1破口流量的计算 450

11·3·2控制容积的质量、能量平衡 453

11·3·3各容积的压力求解 455

11·3·4各容积泡沫高度的计算 457

11·3·5安全壳压力计算 459

11·3·6通道的流量计算 461

11·4活性区的热工水力状态计算 463

11·4·1活性区通道的焓场及压降计算 463

11·4·2活性区相对功率和临界热通量的计算 465

11·4·3元件温度场的计算和放热系数的选取 468

11·4·4金属－水反应 470

11·4·5危急冷却期的传热分析 472

11·4·6时间步长的选择 474

11·5压力波分析 476