反应堆热工水力学0499901026

1反响堆热工水力学04999010262原子核模型与结合能2023/5/172原子核模型与结合能3中子模型2023/5/173中子模型43.4堆热源及其分布238U

119Pd+119Pd，

DE~1011J/gC+O2

CO2+4eV,DE~3200J/g2023/5/174结合能5发生裂变的条件2023/5/175激发能6裂变能分布之裂变瞬发类型来源能量/Mev射程释热地点裂变瞬发裂变碎片动能168极短，<0.025mm在燃料元件内裂变中子动能5中大部分在慢化剂内瞬发g射线能量7长堆内各处合计1802023/5/176裂变能7裂变能分布之裂变缓发类型来源能量/Mev射程释热地点裂变缓发裂变产物衰变b

射线7短，<10mm大部分燃料元件内,小部分慢化剂内裂变产物衰变g

射线6长堆内各处合计132023/5/177裂变能8裂变能分布之裂变缓发类型来源能量/Mev射程释热地点过剩中子引起（n,g）反应过剩中子引起的非裂变反应加上（n,g）反应产物的b衰变和g

衰变~7有短有长大部分燃料元件内,小部分慢化剂内合计7中微子：12MeV2023/5/178裂变能9裂变能分布类型能量/Mev裂变瞬发180裂变缓发13过剩中子引起（n,g）反应~7总计~200工程上通常取97.4%的裂变能在燃料元件内转换为热能2023/5/179裂变能10链式裂变反响2023/5/1710链式裂变11计算热源需要的几个根本概念裂变率在单位时间单位体积燃料内，发生的裂变次数R为裂变率，单位是1/〔cm3·s〕S为宏观截面，单位是1/cms为微观截面，单位是cm2；N5为235U的核子密度，单位是1/cm3；j为中子通量密度，单位是1/〔cm2·s〕2023/5/1711根本概念12微观裂变截面假设有一束单向均匀平行的单能中子束，其强度为I，垂直入射到一个具有单位面积的薄靶上，靶的厚度为Δx,靶片内单位体积中的原子数是N。在靶后测得的中子束强度是I'，那么I'-I=ΔI其绝对值就等于与靶核发生作用的中子数。实验说明：在靶面积不变的情况下，ΔI正比于中子束强度I，靶厚度Δx和靶的核密度N，即ΔI=-σINΔx式中：σ为比例常数，称为微观截面，它与靶核的性质和中子的能量有关。2023/5/1712微观裂变截面13微观裂变截面微观裂变截面表示的是平均一个入射中子与一个可裂变核相互作用的几率大小的一种度量，具有面积的量纲，通常用b〔靶恩〕作为单位，1b=10-24cm2。材料裂变截面sf/b233U531235U582239Pu743中子的裂变截面

2023/5/1713微观裂变截面14计算热源需要的几个根本概念裂变率核子密度在单位体积燃料内，易裂变核的数量常数A00=6.022×1023mol-1Mu是UO2的摩尔质量C5是该核素的丰度

富集度是235U在铀中的质量数之比丰度是同位素235U和U原子数之比2023/5/1714根本概念15体积释热率裂变率核子密度体积释热率在单位时间单位体积燃料内释放的热量

Ef是每次裂变释放的能量Fu是燃料内释热占全部释热的份额

2023/5/1715根本概念16热功率裂变率核子密度体积释热率堆芯燃料内总热功率2023/5/1716热源17热功率裂变率核子密度体积释热率堆芯燃料内总热功率反响堆总热功率2023/5/1717热源18均匀堆释热率分布几何形状坐标热中子通量密度分布厚度为a无限平板x边长为a,b,c的长方体x,y,z半径为R的球体r半径为R，高度为L的圆柱体r,z2023/5/1718均匀堆19第一类贝塞尔函数J0〔x〕:0阶第一类贝塞尔函数图形像衰减的余弦曲线2023/5/1719贝塞尔函数20圆柱形堆芯Re为外推半径，Le为外推高度

2023/5/1720圆柱堆21功率展平问题让堆芯内最大的体积释热率与平均体积释热率的比值尽可能小反响堆的功率输出是由传热能力来决定的，因此局部的功率峰值会限制整个反响堆的输出功率。2023/5/1721功率展平22方法一：燃料分区装载2023/5/1722功率展平23方法二：合理布置控制棒〔轴向〕控制棒：停堆棒、调节棒和补偿棒

2023/5/1723功率展平24方法二：合理布置控制棒〔径向〕2023/5/1724功率展平25停堆后反响堆的功率主要由缓发中子引起的裂变反响裂变产物的衰变其它材料的中子俘获Glasstone关系式

2023/5/1725余热26Glasstone关系式2023/5/1726余热27ANS和Glasstone比较2023/5/1727余热28小结热源计算问题体积释热率裂变率〔宏观截面和微观截面〕核子密度〔丰度和富集度〕功率展平停堆后发热〔余热〕2023/5/1728小结29习题1假设堆芯内所含燃料是富集度3.4%的UO2，慢化剂为H2O,慢化剂平均温度为300℃，并且假