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2008 年上海交通大学研究生入学考试课程核反应堆工程考试大纲1 该课程考试内容包括核反应堆物理和核反应堆热工两部分2 主要参考书目:核反应堆物理:谢仲生主编,核反应堆物理分析(上册)原子能出版社,1994。谢仲生、张少泓,核反应堆物理理论与计算方法西安交通大学出版社, 2000。核反应堆热工:于平安等编著,核反应堆热工分析,原子能出版社,1986。于平安等编著,核反应堆热工分析,上海交通大学出版社,2001。核反应堆物理基础核反应堆的核物理基础1中子与原子核的相互作用 相互作用的机理、中子吸收和中子散射2 中子截面和核反应率 截面、自由程、中子通量密度、核反应率的概念 宏观截面的计算,各类型截面随中子能量的变化规律3 共振现象与多普勒效应4核裂变过程 裂变能的释放、反应堆功率和中子通量密度之间的关系、裂变中子、裂变产物5 链式裂变反应 临界条件、四因子模型中子慢化与慢化能谱1中子的弹性散射过程 弹性散射动力学、慢化剂的选择2无限均匀介质的慢化能谱 慢化方程、含氢无吸收介质的慢化谱3热中子堆的近似能谱三中子扩散理论1单能中子扩散方程 斐克定律、单能中子扩散方程2非增殖介质扩散方程的解四均匀反应堆的临界理论1均匀裸堆的单群临界理论 均匀裸堆的单群扩散方程、单群临界条件及临界时的中子通量密度分布 2双区反应堆的单群临界理论 双区反应堆的单群扩散方程、临界条件及临界时的中子通量密度分布 3双群扩散方程五非均匀反应堆1 栅格的非均匀效应六反应性随时间的变化1核燃料中铀-235的消耗、钚-239 的积累2 氙-135 中毒 平衡氙中毒、最大氙中毒、功率瞬变过程中的氙中毒、氙震荡3钐-149 中毒4燃耗深度与堆芯寿期5核燃料的转换与增殖七温度效应与反应性控制1 反应性温度效应 反应性温度效应及其成因、堆芯内各种成分的反应性温度系数、温度反馈对反应堆 安全的意义2 反应性控制的任务 剩余反应性、控制棒价值、停堆深度3压水堆的几种反应性控制方式八核反应堆动力学1反应堆周期2点堆中子动力学方程3 反应性阶跃扰动情况下堆内中子通量随时间的瞬态变化 反应性方程、瞬发临界条件核反应堆热工基础一、传热学基础1、热量传递的基本方式 基本概念:导热,对流,热辐射,传热过程,传热系数2、导热基本定律 基本概念:导热系数,热流密度,温差 导热计算:导热基本定律(傅立叶定律,)导热微分方程式,通过平 壁的导热,通国圆筒壁的导热3、对流换热基本定律 基本概念:对流换热系数,热流密度,温差,层流换热,紊流换热, 强制对流换热,自然对流换热,雷诺数,格拉晓夫数,努谢尔特数, 影响换热系数的因素 对流换热计算:对流换热基本定律(牛顿冷却公式),对流换热系数, 强制对流换热,自然对流换热,换热微分方程式4、凝结与沸腾换热 基本概念:凝结换热现象,膜状凝结,珠状凝结,影响膜状凝结的因 素 沸腾换热,池式沸腾,管内沸腾,过冷沸腾,饱和沸腾,核态沸腾, 过渡沸腾,膜态沸腾5、辐射换热 基本概念:热辐射,辐射常数,吸收率,黑体辐射,灰体辐射 辐射换热计算:辐射换热公式(斯蒂芬玻尔兹曼定律)6、传热过程与换热器 基本概念:传热过程分析,热阻,温差,换热器,间壁式换热器 传热计算:传热方程式,传热量计算二、反应堆内热量的产生与输出1、堆内热源的产生 堆芯内热源:(裂变碎片动能,裂变中子的动能,)包括:燃料元件内 释热,反应堆结构部件(燃料包壳,定位格架,控制棒导管)的释热, 控制棒内的释热,慢化剂内的释热, 堆芯内热源的空间分布: 堆芯外结构部件的释热(:反射层,热屏蔽,压力容器) 停堆后的释热:(剩余裂变功率,衰变功率,)裂变产物的衰变,中子 俘获产物的衰变2、燃料元件的径向导热 热量传导路径:燃料元件芯块内的导热(有内热源,)芯块表面到包 壳内表面的传热(间隙热阻,)包壳内表面到外表面的导热(无内热 源) 热量传导计算:燃料芯块内的温度分布,燃料热导率,燃料芯块与包壳之间的间隙热传导,包壳中的温度降3、燃料元件包壳外表面到冷却剂的传热 元件壁面与冷却剂之间的对流换热过程: 基本概念:单相流,多相流,两相流,强迫对流传热,自然对流传热, 含汽量,空泡份额,滑速比,两相流的流型,泡状流,塞状流,环状 流,雾状流,欠热沸腾起始点,汽泡脱离壁面起始点,沸腾传热,临 界热流密度,沸腾传热特性曲线 对流换热计算:对流换热公式,单相对流传热系数,强迫对流传热系 数,自然对流传热系数,两相对流的传热系数,流动沸腾的传热系数, 泡核沸腾的传热系数,过渡沸腾的传热系数,膜态沸腾的传热系数4、沿冷却剂通道的输热 冷却剂将热量输送到堆外过程: 输热量计算:5、燃料元件及冷却剂通道的轴向温度分布 基本过程:轴向功率分布,径向传热 温度计算:冷却剂温度分布,包壳外面温度分布,包壳内温度分布, 燃料元件芯块表面温度分布,燃料元件中心温度分布三、流体动力学1、单相流的压降 基本概念:提升压降,加速压降,摩擦压降,形阻压降,单相通道的 流动压降,等温流动的摩擦系数(圆形通道,非圆形通道,)加热或 冷却下流动的摩擦系数,局部压降(截面突然扩大,截面突然缩小, 弯管,接管,阀门) 压降计算:提升压降,加速压降,摩擦压降,形阻压降,单相通道的 流动压降,等温流动的摩擦系数(圆形通道,非圆形通道,)加热或 冷却下流动的摩擦系数,局部压降(截面突然扩大,截面突然缩小, 弯管,接管,阀门)2、两相流的压降 基本概念:均匀流模型,分离流模型, 压降计算:两相面直通道的流动压降,提升压降,加速压降,摩擦压 降,形阻压降,局部压降(截面突然扩大,截面突然缩小,弯管,接 管,阀门,孔板)3、流量计算 基本概念:封闭回路中的流量,强制循环,泵消耗功率,自然循环 流量计算:封闭回路中的流量计算,强制循环流量,自然循环流量4、流量分配 基本概念:并联通道,闭式通道,开式通道,影响流量分配的因素 流量计算:并联闭式通道的流量分配计算(,压力分布,质量守恒方 程,动量守恒方程,能量守恒方程)5、流动不稳定性 基本概念:流动不稳定性,流动不稳定性的不利影响,水动力不稳定 性,并联通道不稳定性,流型不稳定性,动力学不稳定性,热振荡四、反应堆稳态熱工设计1、压水堆熱工设计准则设计准则:2、热点因子 基本概念:热点,热点因子,热流密度核热点因子,热流密度工程热 点因子,降低热点因子的方法3、热通道因子 基本概念:热通道,焓升核热通道因子,焓升工程热通道因子,焓升 工程热通道分因子,降低焓升热通道因子的方法4、流动沸腾的临界热流密度 基本概念:流动沸腾的热流密度,流动沸腾的临界热流密度,影响临 界热流密度的因素临界热流密度计算:W-3公式5、最小烧毁比 基本概念:偏离泡核沸腾比,最小烧毁比 计算:偏离泡核沸腾比,最小烧毁比6、单通道模型 反应堆输出熱工率,燃料元件传热面积,平均通道的冷却剂质量流速, 平均通道的压降,反应堆进口温度或出口温度,热通道因子,热点因 子,最大热流密度,最大线功率密度,堆芯平均功率密度,热通道的 有效驱动压头,热通道冷却剂焓场,热通道内燃料元件温度场7、子通道模型 分析方法:通道间质量,动量,热量的交换,通道划分,计算步骤8、蒸汽发生器内的传热 一回路熱工参数:冷却剂工作压力,冷却剂的流量 蒸汽发生器内热量的传输: 冷却剂流量与工质流量之间的关系:
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