1.核裂變產(chǎn)生的能量及其在堆芯內(nèi)的分布反應(yīng)堆所能允許產(chǎn)生的功率大小，主要取決于反應(yīng)堆傳輸熱量的能力。要使反應(yīng)堆在某一功率下安全運(yùn)行，就必須采用適當(dāng)?shù)妮敓嵯到y(tǒng)把堆內(nèi)釋熱傳輸出來(lái)，以便保證反應(yīng)堆內(nèi)各處的溫度都不超過(guò)限定值。為了計(jì)算反應(yīng)堆釋出的熱功率和堆內(nèi)溫度分布，首先必須了解堆內(nèi)熱源的由來(lái)及其分布。堆內(nèi)熱源的分布取決于堆的具體設(shè)計(jì)，即堆的類型、堆芯的形狀以及堆內(nèi)燃料、控制棒、慢化劑、冷卻劑、反射層等的布置。1.1反應(yīng)堆的熱源從以上分析可以看出，裂變能的絕大部分是在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能的。

在缺乏精確數(shù)據(jù)的情況下，對(duì)于熱堆可以假定90％以上的總裂變能是在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能的，大約5％的總裂變能是在慢化劑中轉(zhuǎn)化成熱能的，而余下的不足5％的總裂變能則在反射層、熱屏蔽和堆內(nèi)部件中轉(zhuǎn)化成熱能。近年來(lái)在大型壓水堆設(shè)計(jì)中，往往取燃料元件的釋熱量占堆總釋熱量的97.4％。1.2堆芯體積釋熱率1.3堆芯和燃料元件的功率強(qiáng)度表示法1.4堆芯內(nèi)釋熱率的分布有限圓柱體均勻裸堆中子注量率分布1.4.1影響堆芯功率分布的因素1燃料裝載對(duì)功率分布的影響

早期大多數(shù)壓水堆采用均勻裝載燃料，其缺點(diǎn)是堆芯中央?yún)^(qū)會(huì)出現(xiàn)高的功率峰值。此外，即使在壽期末期，最外圍的燃料元件也只有中等程度的燃耗，所以平均燃耗比較低。克服這些缺點(diǎn)的一種途經(jīng)是采用分區(qū)裝載燃料，即堆芯裝載三種或多種不同富集度的燃料元件。富集度最高的燃料元件裝在堆芯最外區(qū)，富集度最低的燃料元件裝在堆芯中央?yún)^(qū)。既然功率密度近似地正比于熱中子注量率與可裂變?nèi)剂细患戎e，那么這種裝料方案就會(huì)降低堆芯內(nèi)區(qū)的功率水平和提高外區(qū)的功率水平。

對(duì)于采用三區(qū)分批裝料的反應(yīng)堆，圖2.1—3示出了換料后平衡堆芯內(nèi)的典型徑向功率分布。圖中給出的功率分布是給定點(diǎn)的功率與該點(diǎn)軸向位置處的堆芯平均功率之比。這種裝料方案，隨著燃耗的加深，峰值功率要降低，而低功率區(qū)內(nèi)的功率卻升高。2控制棒對(duì)功率分布的影響

在某些反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中，全部剩余反應(yīng)性是通過(guò)插入控制棒抵消的。強(qiáng)吸收材料的存在，在軸向和徑向都會(huì)擾動(dòng)中子注量率。例如在壽期初期，堆芯中央?yún)^(qū)的某幾根控制棒或全部控制棒部分插入堆芯，可以降低徑向中子注量率及功率峰值（徑向功率分布得到展平）。2控制棒對(duì)功率分布的影響控制棒由頂部插入。在壽期初期，局部插入的控制棒使中子注量率及功率峰值移向堆芯底部。在壽期末期，由于控制棒提出，堆芯頂部燃耗較低的燃料使中子注量率及功率峰值移向堆芯頂部。同時(shí)，如圖2－5中所看到的，功率的峰值與平均值之比會(huì)比未受擾動(dòng)時(shí)的要高。3水隙和空泡對(duì)功率分布的影響水隙指控制棒提出后留下的空間，水隙中的水起慢化作用，從而提高了局部熱中子注量率和功率?，F(xiàn)在采用擠水棒和控制棒采用長(zhǎng)而細(xì)的方式避免峰值。壓水堆堆芯最熱區(qū)可能產(chǎn)生蒸汽，蒸汽泡的存在會(huì)使反應(yīng)性下降，從而使空泡區(qū)域的中子注量率及其功率相應(yīng)降低。在反應(yīng)堆瞬態(tài)工況和事故工況下，冷卻劑的比焓大大高于其正常值，這種空泡效應(yīng)更加顯著。由于產(chǎn)生蒸汽空泡會(huì)使功率降低，所以可減輕某些事故的嚴(yán)重性。4結(jié)構(gòu)材料對(duì)功率的擾動(dòng)燃料棒包殼、組件定位格架以及支撐結(jié)構(gòu)等都是中子吸收體，它們會(huì)引起中子注量率局部降低。如果材料的中子吸收截面低，這種影響較?。蝗绻牧系闹凶游战孛娓?，這種影響就相當(dāng)可觀。1.5核熱通道（熱管）因子熱通道因子：為了衡量各有關(guān)熱工參量的最大值偏離其平均值（或名義值）的程度，引進(jìn)了一種修正因子，這種修正因子稱之為熱通道因子（也稱熱管因子）。熱通道因子是用各有關(guān)熱工（或物理）參量的最大值與其平均值的比值來(lái)表示的。熱通道因子的分類：一般把熱通道因子分為兩大類：一類是核熱通道因子；一類是工程熱通道因子。徑向核熱通道因子：軸向核熱通道因子：熱流密度核熱通道因子1.6停堆后的釋熱及其冷卻在反應(yīng)堆停堆后，由于剩余中子在一段很短時(shí)間內(nèi)還會(huì)引起裂變，堆內(nèi)裂變產(chǎn)物和中子俘獲產(chǎn)物還會(huì)在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)衰變，因而堆芯仍有一定的釋熱率。這種現(xiàn)象稱為停堆后的釋熱，與此相應(yīng)的功率稱為停堆后的功率。快速停堆后堆芯相對(duì)功率和相對(duì)熱流密度隨時(shí)間的變化（虛線表示有效快速停堆時(shí)刻）剩余中子引起的裂變功率在停堆后，剩余中子引起的裂變功率可分為如下兩種情況：在停堆后極短的時(shí)間（秒）內(nèi)，剩余中子功率主要是瞬發(fā)中子引起的裂變功率；在停堆后較長(zhǎng)時(shí)間（1—30秒）內(nèi)，剩余中子功率主要是緩發(fā)中子引起的裂變功率。（2）裂變產(chǎn)物衰變功率

裂變產(chǎn)物放射性（和射線）衰變熱在停堆后很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是停堆后功率的主要部分。一般說(shuō)來(lái)，裂變產(chǎn)物衰變功率與停堆前裂變產(chǎn)物的總產(chǎn)額以及這些產(chǎn)物在停堆后衰變程度有關(guān)。前者主要取決于堆的初始功率并與此功率下運(yùn)行的時(shí)間有關(guān)。（3）中子俘獲產(chǎn)物衰變功率

中子俘獲產(chǎn)物衰變功率是指燃料內(nèi)俘獲中子后的產(chǎn)物和的放射性衰變熱。停堆后繼續(xù)釋放的功率雖然只有穩(wěn)態(tài)滿功率的百分之幾，但其絕對(duì)值卻仍然是一個(gè)不小的數(shù)字。這么大而且持久的釋熱功率，如果不能及時(shí)輸出到堆芯外，就有可能使堆芯熔化。所以在反應(yīng)堆停堆以后，必須繼續(xù)對(duì)堆芯冷卻，以便帶走這些熱量。在動(dòng)力堆中，對(duì)