反应堆稳态热工设计原理

1、反应堆稳态热工设计原理1第1页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二5.1 引 言反应堆热工设计的目标设计一个既安全可靠又经济的输热系统热工设计涉及面广： 堆物理设计 元件设计（燃料元件） 结构设计 控制系统设计 一回路系统设计 二回路系统设计2第2页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二就是在堆型和为进行热工设计所必需的条件已经确定的前提下，通过一系列的热工水力计算和一二回路热工参数的最优选择，确定在额定功率下为满足反应堆安全要求所必需的堆芯燃料元件的总传热面积、燃料元件的几何尺寸以及冷却剂的流速、温度和压力等，使堆芯在热工方面具有较高的技术经济指标。反应堆热

2、工设计所要解决的具体问题5.1 引 言3第3页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二反应堆热工设计的前提(1) 根据所设计的堆用途和特殊要求选定堆型，确定所用的核燃料、慢化剂、冷却剂和结构材料等的种类(2) 反应堆的热功率、堆芯功率分布不均匀系数和水铀比允许的变化范围(3) 燃料元件的形状、它在堆芯内的布置方式以及栅距允许变化的范围(4) 二回路对一回路冷却剂热工参数的要求(5) 冷却剂流过堆芯的流程以及堆芯进口处冷却剂流量的分配情况4第4页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二热工设计的任务： 设计燃料组件 设计总传热面积 设计冷却剂：温度分布；压力分布；流速

3、分布。热工设计的过程： 方案设计 初步设计 施工设计5第5页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二5.2 反应堆热工设计准则 概念：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。内容：燃料元件外表面不允许发生沸腾临界燃料元件芯块最高温度应低于熔化温度在稳态额定工况时，要求在计算的最大热力功率情况下，不发生流动不稳定性。6第6页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二1.燃料元件外表面不允许发生沸腾临界 通常用DNBR来定量地表示这个限制条件，该准则规定，在计算的最大热功率下

4、，堆芯最小DNBR不应低于某一限值。2.燃料元件芯快最高温度小于限值对于二氧化铀为燃料的压水堆，该限值大多介于22002450oC之间（1.3。 对于堆运行的不同寿期，会有不同的MDNBR，在设计时要考虑这一点，保证在堆的整个运行寿期内，在稳态额定工况下的MDNBR仍然在设计准则规定的范围内。50第50页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二热管平均管0LDNBRq燃料元件表面热流量和DNBR沿轴向变化示意图51第51页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二 单通道模型 只要保证热管的安全，而无需再繁琐地计算堆内其余元件和冷却剂通道的热工参数，就能保证堆芯其余燃

5、料元件的安全了，在反应堆发展的早期，堆热工设计采用热管和热点分析模型。子通道分析模型（可以确定出真正的热管和热点） 近年来随着堆的设计、建造和运行经验的积累、计算模型的发展、实验技术的提高和测量仪表的改进，提高计算可以得到真正的热管所在的位置及其热工参数；也可以得到燃料元件最高中心温度和最高表面温度的数值及其所在的位置。热管和热点分析模型52第52页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二5-1: 某水堆高3m，热棒轴向热流密度分布为 。座标原点在堆芯中心平面上，求热通道内轴向热点因子。5-2:已知： 求 =FSN？作业53第53页，共55页，2022年，5月20日，3点57分，星期二5-3: 已知反应堆的棒状元件包壳外径的名义尺寸为 1.5263*10e-2m ，对已加工的一批元件进行检验，给出下列统计分布。试求对应于极限误差的燃料元件棒的直径。组的序号 组内的平