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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。核反应堆物理基础一.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、四因子模型二.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:
本文标题:核反应堆物理基础-上海交通大学机械与动力工程学院
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