*考試科目 | 核反應(yīng)堆工程 |
*考試形式 | 閉卷考試,3小時(shí),滿分150分 |
*考試內(nèi)容范圍 |
《核反應(yīng)堆物理》 一. 核反應(yīng)堆的核物理基礎(chǔ) 1.中子與原子核的相互作用機(jī)理:中子吸收和中子散射(彈性與非彈性) 2.中子微觀及宏觀截面、核反應(yīng)率、自由程、中子通量密度的概念 3.共振現(xiàn)象與多普勒效應(yīng) 4.核裂變的釋能、反應(yīng)堆功率和中子通量密度之間的關(guān)系 5. 裂變中子、裂變產(chǎn)物 6.鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)(臨界條件,四、六因子公式) 二. 中子慢化與慢化能譜 1.中子的彈性散射過(guò)程:彈性散射動(dòng)力學(xué)、慢化劑的選擇 2.無(wú)限均勻介質(zhì)的慢化能譜:慢化方程、含氫無(wú)吸收介質(zhì)的慢化譜 3.熱中子堆的近似能譜(三個(gè)能區(qū)) 三. 中子擴(kuò)散理論 1.單能中子擴(kuò)散:斐克定律、單能中子擴(kuò)散方程 2.非增殖介質(zhì)擴(kuò)散方程的解 四. 均勻反應(yīng)堆的臨界理論 1.均勻裸堆的單群臨界理論:?jiǎn)稳簲U(kuò)散方程、臨界條件及中子通量密度分布 2.雙區(qū)反應(yīng)堆的單群臨界理論:?jiǎn)稳簲U(kuò)散方程、條件及中子通量密度分布 五.非均勻反應(yīng)堆 1.柵格的非均勻效應(yīng):空間自屏效應(yīng)、不同能量中子的通量空間分布 六.反應(yīng)性隨時(shí)間的變化 1.燃耗加深過(guò)程中核燃料中鈾-235 的消耗、钚-239 的積累 2.氙-135 中毒:平衡氙中毒、最大氙中毒、功率瞬變中的氙中毒、氙震蕩 3.釤-149 中毒 4.燃耗深度與堆芯壽期 5.核燃料的轉(zhuǎn)換與增殖 七.溫度效應(yīng)與反應(yīng)性控制 1.反應(yīng)性溫度效應(yīng):反應(yīng)性溫度效應(yīng)成因、各反應(yīng)性溫度反饋對(duì)反應(yīng)堆安全 的意義 2.反應(yīng)性控制的任務(wù) 剩余反應(yīng)性、控制棒價(jià)值、停堆深度 3.壓水堆的幾種反應(yīng)性控制方式 八. 核反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué) 1.反應(yīng)堆周期 2.2.點(diǎn)堆中子動(dòng)力學(xué)方程 3.反應(yīng)性階躍擾動(dòng)下中子通量隨時(shí)間的瞬變:反應(yīng)性方程、瞬發(fā)臨界條件 《反應(yīng)堆熱工水力》 核反應(yīng)堆熱工基礎(chǔ) 一、傳熱學(xué)基礎(chǔ) 1、熱量傳遞的基本方式 基本概念:導(dǎo)熱,對(duì)流,熱輻射,傳熱過(guò)程,傳熱系數(shù) 2、導(dǎo)熱基本定律 基本概念:導(dǎo)熱系數(shù),熱流密度,溫差 導(dǎo)熱計(jì)算:導(dǎo)熱基本定律(傅立葉定律),導(dǎo)熱微分方程式,通過(guò)平壁的導(dǎo)熱,通過(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱 3、對(duì)流換熱基本定律 基本概念:對(duì)流換熱系數(shù),熱流密度,溫差,層流換熱,紊流換熱,強(qiáng)制對(duì)流 換熱自然對(duì)流換熱,雷諾數(shù),格拉曉夫數(shù),努謝爾特?cái)?shù),影響換熱系數(shù)的因素 對(duì)流換熱計(jì)算:對(duì)流換熱基本定律(牛頓冷卻公式),對(duì)流換熱系數(shù),強(qiáng)制對(duì) 流換熱自然對(duì)流換熱,換熱微分方程式 4、凝結(jié)與沸騰換熱 基本概念:凝結(jié)換熱現(xiàn)象,膜狀凝結(jié),珠狀凝結(jié),影響膜狀凝結(jié)的因素 沸騰換熱,池式沸騰,管內(nèi)沸騰,過(guò)冷沸騰,飽和沸騰,核態(tài)沸騰,過(guò)渡沸 騰,膜態(tài)沸騰 5、輻射換熱 基本概念:熱輻射,輻射常數(shù),吸收率,黑體輻射,灰體輻射 輻射換熱計(jì)算:輻射換熱公式(斯蒂芬-玻爾茲曼定律) 6、傳熱過(guò)程與換熱器 基本概念:傳熱過(guò)程分析,熱阻,溫差,換熱器,間壁式換熱器 傳熱計(jì)算:傳熱方程式,傳熱量計(jì)算 二、反應(yīng)堆內(nèi)熱量的產(chǎn)生與輸出 1、堆內(nèi)熱源的產(chǎn)生 堆芯內(nèi)熱源:(裂變碎片動(dòng)能,裂變中子的動(dòng)能),包括:燃料元件內(nèi)釋熱,反 應(yīng)堆結(jié)構(gòu)部件(燃料包殼,定位格架,控制棒導(dǎo)管)的釋熱,控制棒內(nèi)的釋 熱,慢化劑內(nèi)的釋熱, 堆芯內(nèi)熱源的空間分布: 堆芯外結(jié)構(gòu)部件的釋熱:(反射層,熱屏蔽,壓力容器) 停堆后的釋熱:(剩余裂變功率,衰變功率),裂變產(chǎn)物的衰變,中子俘獲產(chǎn)物 的衰變 2、燃料元件的徑向?qū)?熱量傳導(dǎo)路徑:燃料元件芯塊內(nèi)的導(dǎo)熱(有內(nèi)熱源),芯塊表面到包殼內(nèi)表面 的傳熱(間隙熱阻),包殼內(nèi)表面到外表面的導(dǎo)熱(無(wú)內(nèi)熱源) 熱量傳導(dǎo)計(jì)算:燃料芯塊內(nèi)的溫度分布,燃料熱導(dǎo)率,燃料芯塊與包殼之間 的間隙熱傳導(dǎo),包殼中的溫度降 3、燃料元件包殼外表面到冷卻劑的傳熱 元件壁面與冷卻劑之間的對(duì)流換熱過(guò)程: 基本概念:?jiǎn)蜗嗔鳎嘞嗔?,兩相流,?qiáng)迫對(duì)流傳熱,自然對(duì)流傳熱,含汽 量,空泡份額,滑速比,兩相流的流型,泡狀流,塞狀流,環(huán)狀流,霧狀流, 欠熱沸騰起始點(diǎn),汽泡脫離壁面起始點(diǎn),沸騰傳熱,臨界熱流密度,沸騰傳熱 特性曲線 對(duì)流換熱計(jì)算:對(duì)流換熱公式,單相對(duì)流傳熱系數(shù),強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù),自然 對(duì)流傳熱系數(shù),兩相對(duì)流的傳熱系數(shù),流動(dòng)沸騰的傳熱系數(shù),泡核沸騰的傳 熱系數(shù),過(guò)渡沸騰的傳熱系數(shù),膜態(tài)沸騰的傳熱系數(shù) 4、沿冷卻劑通道的輸熱 冷卻劑將熱量輸送到堆外過(guò)程: 輸熱量計(jì)算: 5、燃料元件及冷卻劑通道的軸向溫度分布 基本過(guò)程:軸向功率分布,徑向傳熱 溫度計(jì)算:冷卻劑溫度分布,包殼外面溫度分布,包殼內(nèi)溫度分布,燃料元件 芯塊表面溫度分布,燃料元件中心溫度分布 三、流體動(dòng)力學(xué) 1、單相流的壓降 基本概念:提升壓降,加速壓降,摩擦壓降,形阻壓降,單相通道的流動(dòng)壓 降,等溫流動(dòng)的摩擦系數(shù)(圓形通道,非圓形通道),加熱或冷卻下流動(dòng)的摩 擦系數(shù),局部壓降(截面突然擴(kuò)大,截面突然縮小,彎管,接管,閥門(mén))壓降計(jì)算:提升壓降,加速壓降,摩擦壓降,形阻壓降,單相通道的流動(dòng)壓 降,等溫流動(dòng)的摩擦系數(shù)(圓形通道,非圓形通道),加熱或冷卻下流動(dòng)的摩 擦系數(shù),局部壓降(截面突然擴(kuò)大,截面突然縮小,彎管,接管,閥門(mén)) 2、兩相流的壓降 基本概念:均勻流模型,分離流模型, 壓降計(jì)算:兩相面直通道的流動(dòng)壓降,提升壓降,加速壓降,摩擦壓降,形阻 壓降,局部壓降(截面突然擴(kuò)大,截面突然縮小,彎管,接管,閥門(mén),孔板) 3、流量計(jì)算 基本概念:封閉回路中的流量,強(qiáng)制循環(huán),泵消耗功率,自然循環(huán) 流量計(jì)算:封閉回路中的流量計(jì)算,強(qiáng)制循環(huán)流量,自然循環(huán)流量 4、流量分配 基本概念:并聯(lián)通道,閉式通道,開(kāi)式通道,影響流量分配的因素 流量計(jì)算:并聯(lián)閉式通道的流量分配計(jì)算,(壓力分布,質(zhì)量守恒方程,動(dòng)量 守恒方程,能量守恒方程) 5、流動(dòng)不穩(wěn)定性 基本概念:流動(dòng)不穩(wěn)定性,流動(dòng)不穩(wěn)定性的不利影響,水動(dòng)力不穩(wěn)定性,并聯(lián) 通道不穩(wěn)定性,流型不穩(wěn)定性,動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性,熱振蕩 四、反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)熱工設(shè)計(jì) 1、壓水堆熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則: 3、熱點(diǎn)因子 4、基本概念:熱點(diǎn),熱點(diǎn)因子,熱流密度核熱點(diǎn)因子,熱流密度工程熱點(diǎn)因 子,降低熱點(diǎn)因子的方法 5、熱通道因子 6、基本概念:熱通道,焓升核熱通道因子,焓升工程熱通道因子,焓升工程 熱通道分因子,降低焓升熱通道因子的方法 7、流動(dòng)沸騰的臨界熱流密度 8、基本概念:流動(dòng)沸騰的熱流密度,流動(dòng)沸騰的臨界熱流密度,影響臨界熱 流密度的因素 9、臨界熱流密度計(jì)算:W-3 公式 10、最小燒毀比 11、基本概念:偏離泡核沸騰比,最小燒毀比 12、計(jì)算:偏離泡核沸騰比,最小燒毀比 13、單通道模型 14、反應(yīng)堆輸出熱工率,燃料元件傳熱面積,平均通道的冷卻劑質(zhì)量流速,平 均通道的壓降,反應(yīng)堆進(jìn)口溫度或出口溫度,熱通道因子,熱點(diǎn)因子,最大熱 流密度,最大線功率密度,堆芯平均功率密度,熱通道的有效驅(qū)動(dòng)壓頭,熱通 道冷卻劑焓場(chǎng),熱通道內(nèi)燃料元件溫度場(chǎng) |
*參考書(shū)目 | 《核反應(yīng)堆物理分析》第五版,謝仲生主編,西安交通大學(xué)出版社 《核反應(yīng)堆熱工分析》,2001,于平安等編著,上海交通大學(xué)出版社 |