反应堆热工水力分析.pdf

835 华南理工大学 2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：反应堆热工水力分析 适用专业：核电与动力工程 共 4 页 第 1 页 第一大题：填空题，共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。1，在压水堆的设计中，通常取燃料元件的释热量占堆芯总释热量的（）。2，铀 235 的核裂变反应式可以写为（）。3，热量从堆芯输出要经过（），（）和（）三个过程。4，反应堆停堆后的热源除了剩余裂变功率之外，还有两个主要的热源是（）和（）。5，热屏蔽位于堆芯和（）之间，其功能在于吸收来自堆芯的（），使压力壳和生物屏蔽所受到的辐射不超过允许值。6，单纯从核的原因来看，堆芯内存在着某一积分功率输出最大的燃料原件冷却剂通道，这种通道通常称为（）。7，按几何结构特征，压水堆燃料元件的型式有（），（）和（）。8，水在垂直加热通道向上流动时，经历的两相流流型有（），（），（）和（）。9，为计算反应堆一回路冷却剂循环泵消耗的功率，以及堆的自然循环能力，需计算一回路的（）。10，短通道的临界流发生位置与通道的长径比 L/D 有关，当 L/D0 时，临界流发生在（）；当 0L/D3，临界流发生在（）；当 3L/D12，临界流发生在（）。第二大题：选择题，共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分。1，压水堆用（）做冷却剂和慢化剂，沸水堆用（）做冷却剂和慢化剂。A.重水；轻水 B.加压轻水；重水 C.加压轻水；轻水 D.轻水；加压轻水 2，运行很长时间的反应堆，停堆后 1 s 的衰变热约为停堆前功率的（）。A.0%B.3%C.6%D.10%3，压水堆发生冷却剂丧失事故的末期经过紧急注水后，堆芯的燃料元件又重新浸没在水中，这种情况下产生的沸腾属于（）。A.泡核沸腾 B 大容积沸腾.C.流动沸腾 D.过渡沸腾 4，以下哪一种不是压水堆燃料原件的冷却剂注入方式（）。A.从端部注入 B.从中间注入 C.从底部注入 D.回流式 第 2 页 5，在相同质量流量入口参数条件下，两相流经过截面突然扩大的流道时压力（），经过截面突然缩小的流道时压力（）。A.下降-升高 B.下降-下降 C.升高-下降 D.升高-升高 6，对压水堆堆芯冷却剂通道的 MDNBR 可采用闭式通道或子通道模型分析，相同条件下采用子通道模型分析得到的 MDNBR 数值比闭式通道分析的（）。A.更小 B.更大 C.不好说 D.基本相等 7，为使压水堆堆芯的径向功率分布展平，目前压水堆通常采用分三区装料方案，沿堆芯径向由外而内燃料富集度分布为（）。A.低-中-高 B.高-中-低 C.低-高-中 D.中-低高 8，对压水堆而言，造成堆芯流量分配不均匀的最主要原因是（）。A.下腔室涡流 B.冷却剂通道几何差异 C.组件安装偏差 D.冷却剂通道释热不同 9，压水堆堆芯的焓升工程热管因子由材料加工误差分因子，通道尺寸误差分因子，下腔室流量分配不均分因子等五个分因子组成，他们对焓升工程热管因子的作用采用（）法计算。A.乘积法 B.加和法 C.加权平均法 D.取最大值法 10，低含汽量下的沸腾临界工况中，导致传热系数陡降的主要原因是（）。A.燃料元件包壳表面的干湿变化 B.加热面上形成连续的蒸汽隔热层 C.壁面温度不够高 D.上升的气泡对主流扰动 第三大题：判断题，共 10 小题，每题 1.5 分，共 15 分。1，中国的高温气冷堆采用非能动余热载出系统，因此具有更高安全性。2，如果在一个垂直通道的汽液两相流，汽相沿着壁面呈环形连续流，而液相在通道中心流过，称这种流动结构为环状流。3，在常温1500范围内，二氧化铀的热导率随温度上升而下降。4，压水堆核电站二回路的汽水两相流动属于双组分多相流。5，核电厂蒸汽发生器倒 U 型管两侧流体的密度差产生自然循环压头，但是二次侧的冷却能力过强却会降低自然循环能力。6，蒸汽爆发不稳定性是由于液相的突然汽化导致混合物密度急剧下降而引起的，这种不稳定性对反应堆事故工况的再淹没阶段具有极大危害性。7，为使核电站的电能成本降低，应当使汽轮机的热效率尽量取得大。8，反应堆冷却堆芯燃料的有效冷却剂流量，并不全是进入反应堆压力壳的冷却剂总流量。9，核电站控制系统判断每一个可能的瞬变都依靠测量一个特定参数来监测，而每个保护功能至少有两个通道。10，分析表明，压水堆失流事故瞬态最危险的工况，即 MDNBR 出现，是在停泵开始后的几分钟内发生。第 3 页 第四大题：图解题，共 4 小题，每小题 7 分，共 28 分。1，用图解法阐述计算自然循环系统的自然循环水流量的过程。2，画出一个具有恒定热量输入的沸腾通道的水动力特性曲线，即压降-流量关系曲线，分析流量漂移导致不稳定性发生的原因。3，对一个轴向功率呈余弦分布的反应堆，画出平均通道，热通道内沿高度的热流密度分布图，分析 MDNBR 可能出现的高度位置。4，画出大容积容池沸腾曲线，结合曲线简要描述大容积沸腾的特征。第五大题：简答题，共 4 小题，每小题 7 分，共 28 分。1，简述构成压水堆核电站的主要设备和系统。2，如何消除流量漂移引起的静力学不稳定性？3，在反应堆设计时如何降低热管因子和热点因子？4，什么是自然循环？怎样确定自然循环回路的驱动压头？第六大题：计算题，共 3 小题，每小题 13 分，共 39 分。1，有一板状燃料元件，芯块用铀-铝合金制成，厚度为 1mm，包壳用 0.4mm 厚的铝制成，包壳表面的热流密度为 5105W/m2。元件两边用 45的水冷却，换热系数h=45000W/(m2)，铝的导热系数为 kAl=221W/(m)，铝铀合金的导热系数为 kU-Al=170W/(m)。计算燃料元件在稳态下的径向温度分布（忽略间隙热阻）。2，某模拟试验回路的垂直加热通道，在某高度处发生饱和沸腾，已知加热通道的内径 d=2cm，冷却水的质量流量 Wt=1.2t/h，系统的运行压力是 10MPa，加热通道进口水的比焓 hf,in=1230kJ/kg，沿通道轴向均匀加热，热流密度 q=6.5105W/m2，通道长2m，计算系统的驱动压头。取滑速比 S=2.0，运行压力 10MPa 时，饱和水的温度 ts=310，饱和水的焓hfs=1402kJ/kg，比密度 vfs=0.00145m3/kg，饱和水蒸汽的焓 hgs=2730 kJ/kg 和比密度vgs=0.01833m3/kg。3，某沸水堆冷却剂通道，高 2m，运行压力是 4.8MPa，进入通道的水的欠热度是 12，离开通道时的含汽量是 xe=0.06，如果通道是均匀加热的，计算该通道的不沸腾段高度和饱和沸腾段高度（忽略过冷沸腾段）附表 饱和水和水蒸汽的物性 t/,p/105Pa,v/(m3kg-1),h/(kJkg-1),/(Pas),k/W(m)-1,cp/kJ(kg)-1,/(N m-1)水 t,p,v,h,104,k,cp,103 第 4 页 260 46.943 0.0012756 1134.9 1.0199 0.602 4.983 23.67 s Pr 2.8848 0.8442 水蒸汽 t,p,v,h,104,k,cp,260 46.943 0.04213 2796.4 17.94 0.0542 4.047 s Pr 6.0010 1.34