1反響堆熱工水力學04999010262原子核模型與結合能2023/5/172原子核模型與結合能3中子模型2023/5/173中子模型43.4堆熱源及其分布238U

119Pd+119Pd，

DE~1011J/gC+O2

CO2+4eV,DE~3200J/g2023/5/174結合能5發(fā)生裂變的條件2023/5/175激發(fā)能6裂變能分布之裂變瞬發(fā)類型來源能量/Mev射程釋熱地點裂變瞬發(fā)裂變碎片動能168極短，<0.025mm在燃料元件內(nèi)裂變中子動能5中大部分在慢化劑內(nèi)瞬發(fā)g射線能量7長堆內(nèi)各處合計1802023/5/176裂變能7裂變能分布之裂變緩發(fā)類型來源能量/Mev射程釋熱地點裂變緩發(fā)裂變產(chǎn)物衰變b

射線7短，<10mm大部分燃料元件內(nèi),小部分慢化劑內(nèi)裂變產(chǎn)物衰變g

射線6長堆內(nèi)各處合計132023/5/177裂變能8裂變能分布之裂變緩發(fā)類型來源能量/Mev射程釋熱地點過剩中子引起（n,g）反應過剩中子引起的非裂變反應加上（n,g）反應產(chǎn)物的b衰變和g

衰變~7有短有長大部分燃料元件內(nèi),小部分慢化劑內(nèi)合計7中微子：12MeV2023/5/178裂變能9裂變能分布類型能量/Mev裂變瞬發(fā)180裂變緩發(fā)13過剩中子引起（n,g）反應~7總計~200工程上通常取97.4%的裂變能在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)換為熱能2023/5/179裂變能10鏈式裂變反響2023/5/1710鏈式裂變11計算熱源需要的幾個根本概念裂變率在單位時間單位體積燃料內(nèi)，發(fā)生的裂變次數(shù)R為裂變率，單位是1/〔cm3·s〕S為宏觀截面，單位是1/cms為微觀截面，單位是cm2；N5為235U的核子密度，單位是1/cm3；j為中子通量密度，單位是1/〔cm2·s〕2023/5/1711根本概念12微觀裂變截面假設有一束單向均勻平行的單能中子束，其強度為I，垂直入射到一個具有單位面積的薄靶上，靶的厚度為Δx,靶片內(nèi)單位體積中的原子數(shù)是N。在靶后測得的中子束強度是I'，那么I'-I=ΔI其絕對值就等于與靶核發(fā)生作用的中子數(shù)。實驗說明：在靶面積不變的情況下，ΔI正比于中子束強度I，靶厚度Δx和靶的核密度N，即ΔI=-σINΔx式中：σ為比例常數(shù)，稱為微觀截面，它與靶核的性質(zhì)和中子的能量有關。2023/5/1712微觀裂變截面13微觀裂變截面微觀裂變截面表示的是平均一個入射中子與一個可裂變核相互作用的幾率大小的一種度量，具有面積的量綱，通常用b〔靶恩〕作為單位，1b=10-24cm2。材料裂變截面sf/b233U531235U582239Pu743中子的裂變截面

2023/5/1713微觀裂變截面14計算熱源需要的幾個根本概念裂變率核子密度在單位體積燃料內(nèi)，易裂變核的數(shù)量常數(shù)A00=6.022×1023mol-1Mu是UO2的摩爾質(zhì)量C5是該核素的豐度

富集度是235U在鈾中的質(zhì)量數(shù)之比豐度是同位素235U和U原子數(shù)之比2023/5/1714根本概念15體積釋熱率裂變率核子密度體積釋熱率在單位時間單位體積燃料內(nèi)釋放的熱量

Ef是每次裂變釋放的能量Fu是燃料內(nèi)釋熱占全部釋熱的份額

2023/5/1715根本概念16熱功率裂變率核子密度體積釋熱率堆芯燃料內(nèi)總熱功率2023/5/1716熱源17熱功率裂變率核子密度體積釋熱率堆芯燃料內(nèi)總熱功率反響堆總熱功率2023/5/1717熱源18均勻堆釋熱率分布幾何形狀坐標熱中子通量密度分布厚度為a無限平板x邊長為a,b,c的長方體x,y,z半徑為R的球體r半徑為R，高度為L的圓柱體r,z2023/5/1718均勻堆19第一類貝塞爾函數(shù)J0〔x〕:0階第一類貝塞爾函數(shù)圖形像衰減的余弦曲線2023/5/1719貝塞爾函數(shù)20圓柱形堆芯Re為外推半徑，Le為外推高度

2023/5/1720圓柱堆21功率展平問題讓堆芯內(nèi)最大的體積釋熱率與平均體積釋熱率的比值盡可能小反響堆的功率輸出是由傳熱能力來決定的，因此局部的功率峰值會限制整個反響堆的輸出功率。2023/5/1721功率展平22方法一：燃料分區(qū)裝載2023/5/1722功率展平23方法二：合理布置控制棒〔軸向〕控制棒：停堆棒、調(diào)節(jié)棒和補償棒

2023/5/1723功率展平24方法二：合理布置控制棒〔徑向〕2023/5/1724功率展平25停堆后反響堆的功率主要由緩發(fā)中子引起的裂變反響裂變產(chǎn)物的衰變其它材料的中子俘獲Glasstone關系式

2023/5/1725余熱26Glasstone關系式2023/5/1726余熱27ANS和Glasstone比較2023/5/1727余熱28小結熱源計算問題體積釋熱率裂變率〔宏觀截面和微觀截面〕核子密度〔豐度和富集度〕功率展平停堆后發(fā)熱〔余熱〕2023/5/1728小結29習題1假設堆芯內(nèi)所含燃料是富集度3.4%的UO2，慢化劑為H2O,慢化劑平均溫度為300℃，并且假