反应堆热工水力

核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应，从而实现核能到热能转换的装置。 传热机理—热传导、热对流、热辐射

世界上第一座反应堆是1942 年美国芝加哥大学建成的。

核反应堆按照冷却剂类型分为 轻水堆、 重水堆、 气冷堆、 钠冷堆 按照用途分为 实验堆、 生产堆、 动力堆

按中子能量分类：热中子堆、中能中子堆、快中子堆

以压水堆为热源的核电站称为压水堆核电站 主要有核岛和常规岛 核岛的四大部件为 蒸汽发生器、 稳压器、 主泵、 堆芯

五种重要堆型 压水堆 沸水堆 重水堆 高温气冷堆 钠冷快中子增值堆 水作为冷却剂 慢化剂 的优缺点：

轻水作为冷却剂缺点是沸点低，优点具有优良热传输性能，且价格便宜。描述反应堆性能的参数

反应堆热功率[MWh]：反应堆堆芯内生产的总热量 电厂功率输出[MWe]：电厂生产的净电功率 电厂净效率[%]：电厂电功率输出/反应堆热功率

容量因子[%]：某时间间隔内生产的总能量/[(电厂额定功率)×该时间间隔] 功率密度[MW/m3]：单位体积堆芯所产生的热功率

线功率密度[kW/m]：单位长度燃料元件内产生的热功率 比功率[kW/kg]：反应堆热功率/可裂变物质初始总装量 燃料总装量[kg]：堆芯内燃料总质量

燃料富集度[%]：易裂变物质总质量/易裂变物质和可转换物质总质量 比燃耗[MWd/t]：堆芯工作期间生产的总能量/可裂变物质总质量 本章主要内容 1.压水堆的主要特征

2 沸水堆和重水堆的主要特征

3 热工水力学分析的目的与任务（这个可以忽略）

第二章（本章可以覆盖部分计算题）

热力学第一定律：热力系内物质的能量可以传递，其形式可以转换，在转换和传递过程中总能量保持不变。

热力学第二定律（永动机不可能制成）：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化；不可能从单一热源取热，并使之完全转变为有用功而不产生其它影响；不可逆热力过程中的熵的微增量总是大于零。

最基本的状态参数：压力（压强 Pa，atm，bar，at） 比体积（m3/kg） 温度 内能：系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量总和，U 焓：热力学中表示物质系统一个状态参数–H，数值上等于系统内能加上压强与体积的乘积。 H = U + pV

熵：表示物质系统状态的一个物理量–S，表示该状态可能出现的程度。dS = dQ=T

水物性插值计算（可能有计算题）

注意原则：采用内插，尽可能避免外推；绝对不能用两相数据插值；

工程：1.首先要判断所处的相状态

2. 查相应表格，判断是否有要求的数据

<1>存在两个同态数据，则直接用线性插值计算出结果 <2>否则先计算出饱和态数据，再插值计算

反应堆热工水力学分析中两种方法:控制质量法 控制体积法 本章习题26 页 2.1 2.2 需要注意

第三章

压水堆堆芯组成：燃料 （燃料芯块 燃料元件 燃料组件） 控制棒 慢化剂 冷却剂 结构材料（主要是锆合金 锆4） 二氧化铀的优缺点：

包壳的作用：放射性物质的第一道屏障，既封装核燃料，又是燃料元件的支撑结构。防止燃料芯块受到冷却剂的化学腐蚀，防止燃料芯块的机械冲刷，减少裂变气体向外释放，保留裂变碎片。

包壳的性质：冶金学性质和核性质（从这方面分析包壳）

冶金学性质：强度、抗蠕变能力、抗腐蚀性、导热性、辐照稳定性 核性质：主要指中子吸收截面 冷却剂应该具有的性质：

关于这章节的计算题 42页 3.1 3.2 3.4 需要注意

第四章（主要研究温度场 即温度分布） 傅里叶热传导定律

qkTkTn 单位时间内通过单位面积的热量，正比于温度的梯度，方向与温度梯

度相反。

cpr,TTr,ttkr,TTr,tqVr,t等号左边：温度随时间的变化；

等号右边前项：与周围固体发生热交换量 ；右边末项：体积释热率。

求解导热方程的简化方法：定常热导率法 平均热导率 积分热导率法

2T定常热导率法：

2qV0ku

112221122圆柱坐标系下2  rrrrr22z2rrrr22z2应该注意一下：对称平板型燃料元件温度场分布（45页）圆柱形燃料元件温度场分布（47

页）

习题可以注意一下：页 4.1 4.2 4.3 4.5 计算应该主要是定常热导率法

第五章

输运方程：将质量、动量、能量从一处输运到另一处所遵循规律的方程式。 分析中研究对象选择：质量控制体 体积控制体

欧拉系统与拉格朗日系统（见书上57页 比较一下）

广泛量：可加，如体积、内能、质量（可以由系统各部分相加得到总和的物理量） 强度量：不可加，如温度、压力、速度等 （与系统尺寸无关） 了解真实微分的概念。

集总参数质量控制体方法下的方程： 质量方程：

DmDt

=0 动量方程：

Dmvdt

= kFk 质量方程见 书本61页 5-19

分布参数积分法可翻阅67页 68页

微分形式守恒方程

体积微元选择应满足物理上的无穷小

质量方程 加入条件

变为

Navier-Stokes方程

阅读79页到81页时注意无旋 无粘 不可压缩 推出总压头守恒 等关键词会有用。 阅读97页时 注意从5-122a 到 5-229 的五个条件：

1.不可压缩流体 2.辐射换热可以忽略 3.耗散函数可以忽略 4. 无内热源 5.单相流

阅读98页时 注意收集各种准则数

阅读99页时 注意充分发展区这个概念

两种加热方式 1.均匀热流密度加热 2.均匀壁温加热

阅读107页时 自然对流存在与否取决于流体内部温度梯度是否等于零。

第六章

分析两相流的方法为 混合物流动模型 和 两流体流动模型 混合物流动模型分为 均匀流模型 漂移型模型 单相流分析，基本假设：流体是连续的

111页 到 119页 都应该仔细阅读 相关概念 和质量方程 动量方程 能量方程 的各项含义

流型：须知 由于含气率的变化

垂直通道：泡状流 弹状流 搅状流 环状流

水平通道：泡状流 塞状流 层状流 波状流 弹状流 环状流

111v对于混合物流动模型，空泡份额和流动体积含汽率

lS和

111gf

1均匀流模型

11gf滑速比=1；流动体积含汽率=空泡份额

dpdpdpdpdzdzaccdzfricdzgrav加速压降梯度 摩擦压降梯度 提升压降梯度

临界流和临界流量:当流体自系统中流出的速率不再受到下游压力的影响时，这种流动就称为临界流或阻塞流，对应的流量称为临界流量。

临界流量是可压缩流体从高压区域往低压区流动时所能达到的最大流量

对于不可压缩流体而言，流量随着低压区压力（也称为背压）的下降而增大，但不会出现临界流现象

对于可压缩流体，随着背压的下降有一个流量最大值。到达临界流量后，进一步降低背压，流量不会再随之增大。 吕 吕