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反应堆热工思考题(总7页)

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反应堆热工分析思考题（仅供参考）

第二章堆的热源及其分布

1．试述堆的热源的由来及其分布

答：堆的热源来自于核裂变过程种释放的能量；其分布与堆的类型，堆芯的形

状，以及堆内燃料，控制棒，慢化剂，冷却剂，反射层等的布置有关，也与时

间有关。裂变碎片的动能约占84%，还有裂变中子，裂变产物衰变的r射线，β

射线能，过剩中子引起的非裂变反应加反应产物的衰变能。

2．影响堆功率分布的因素有哪些试以压水堆为例，简述他们各自对功率分布的

影响。

答：a）燃料；采用均匀装载方案，中心区域会出现一个高的功率峰值，降低平

均燃耗。采用分区装载的方案，即最高富集度在最外区，最低富集度燃料在中

心区，中等富集度燃料位于外区和中心区之间，这样有利与功率展平。

b)控制棒；合理的布置控制棒能够使堆的径向功率得到展平，但是会给轴

向功率分布带来不利影响。寿期末，由于控制棒的提出，并且堆芯顶部的燃耗

较低，中子通量分布就向顶部歪斜。

c)水隙和空泡；水隙附加的慢化作用，使该处的中子通量上升，因而水隙

周围元件的功率升高，从而增大了功率的不均匀程度。空泡的存在会使反应堆

反应性下降，这种效应在事故工况下尤为显著，因而空泡的存在能减轻某些事

故的严重性。

3．如何计算控制棒，慢化剂和机构材料种的释热率

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答：A）控制棒；控制棒中的总的释热率是两项的总和，即吸收堆芯γ辐射以及

吸收控制棒本身因（n，α），或（n,γ）反应所产生的热量的全部或一部分。

B）慢化剂；慢化剂中的主要热量是裂变中子的慢化，吸收裂变产物放出的

β粒子的一部分能量，吸收各种γ射线的能量。

C）结构材料；热量来源几乎完全是由于吸收来自堆芯的各种γ辐射。

4．核反应在停堆后为什么还要继续进行冷却停堆后的热源主要由哪几部分组

成，他们各自的特点和规律是怎样的

答：A）反应堆由于事故或正常停堆后，堆内自持的链式反应虽然随即中止，

但还是有热量不断的从芯块通过包壳传入冷却剂中，因此必须采取一定的措施

将这些热量到处，防止破坏燃料元件；B）这些热量一部分来源于燃料棒内储藏

的显热，还有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。铀棒内的显热和剩余中子的衰变热大约在半分钟内传出，其后的冷

却完全取决与衰变热。

5.试以压水堆为例，说明停堆后的功率约占停堆前的百分数。大约在停堆后多

久剩余裂变可以忽略，这时裂变功率占总功率份额是多少

答：衰变热一开始约为停堆前功率的6%，而后迅速衰减。大约半分钟后，裂变

热传出，这时裂变功率占总功率的%（轻水堆）.

6.如何计算停堆后的功率，以大亚湾核电站为例，试问仅通过自然循环能否带

出剩余反应热功率

答：剩余裂变功率加衰变功率（裂变产物的衰变功率加中子俘获产物衰变之

和）之和。

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7．压水堆换料时，从堆中取出的乏燃料元件一般如何处置，该乏燃料元件在运

输途中是否需要冷却，为什么

一般将其防止在储存水池中长期冷却，使短寿命核素衰变。在运输过程中需要

冷却，因为一些长寿期的核素依旧在衰变放热。

第三章堆的传热过程

1.热量从堆内输出需要经过哪几个过程，他们的具体表达式是怎样的

答：热传导，对流换热，辐射传热。表达式略。

2.如何判别ONB它对堆的传热计算有何意义

答：B点以前为不沸腾的自然对流区，B点开始出现气泡。B点以后的核态沸腾

区在较低的壁面温度下可以获得较大的热流密度。

3.何为沸腾临界，他们的机理是怎样的压水堆在正常工况下，首先应该防止的

是快速烧毁还是慢速烧毁，为什么而在事故工况下又是怎样

答：A)由于受热面上逸出的气泡量太大，以至于阻碍了液体的补充，于是在加

热面上形成了一个液体隔离层，从而使传热性能恶化，加热面温度骤升的现象

就称为沸腾临界；

B)快速烧毁主要发生在压水堆中，因为压水堆中冷却剂基本处于过冷区或低

含气量区。

慢速烧毁则多发生在沸水堆中，因为冷却剂含气量高且处于饱和状态。

4.过度沸腾，膜态沸腾传热对堆的安全有何意义

答：冷却剂丧失事故中，投入应急堆芯冷却系统后，水注入堆芯并发生再淹

没，燃料元件表面迅速出现过冷或低含气量下的沸腾临界之后，依靠过渡沸腾

和模态沸腾传热得以冷却。