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目录1

第一章绪论1

1·1动力反应堆简介1

1·2压水堆动力装置简介3

1·3反应堆内裂变能的分配8

1·4均匀裸堆中热中子通量分布10

1·5活性区和元件功率强度的表示方法11

1·6堆内部件发出热量的计算14

1·6·1 γ射线的来源和能量14

1·6·2部件吸收的γ射线能量16

1·7剩余中子功率和衰变热19

1·7·1剩余中子功率19

1·7·2衰变热21

1·8热平衡计算的各项热量24

第二章流动与压降28

2·1引言28

2·2流动方式的分类29

2·3两相流的形成32

2·3·1过冷沸腾起始点34

2·3·2汽泡脱离壁面起始点35

2·4含汽量、空泡份额和滑速比37

2·4·1含汽量的计算方法38

2·4·2滑速比的计算方法41

2·4·3空泡份额的计算方法43

2·5单相等温沿程摩擦压降45

2·5·1 圆管或矩形通道的单相等温摩擦系数46

2·5·2棒束构成的通道的等温摩擦系数48

2·6加热或冷却下的单相摩擦系数54

2·7·1均匀流模型的处理方法58

2·7两相流沿程摩擦压降58

2·7·2修正单相摩擦压降的方法60

2·8形阻压降66

2·8·1单相流的形阻系数67

2·8·2两相形阻压降72

2·9加速压降74

2·9·1 由于通道截面改变产生的加速压降75

2·9·2 由于流体重度改变产生的加速压降75

2·10提升压降78

第三章流量计算与流动问题83

3·1封闭回路中的流量计算83

3·1·1泵的特性曲线83

3·1·2回路特性曲线84

3·1·3强制循环流量86

3·1·4自然循环流量87

3·2并联闭式通道间的流量分配88

3·2·1通道的分类88

3·2·2 闭式通道间流量分配的计算89

3·3开式通道间流体的交混93

3·3·1开式通道间动量、质量和热量迁移的分类93

3·3·2动量紊流交混的计算方法94

3·4开式通道间的横流混合97

3·4·1光棒束及带栅格定位栅棒束的横流97

3·4·2带绕丝定位栅棒束的横流102

3·5交混和混合对轴向动量的影响107

3·6开式通道间的流量分配109

3·7燃料组件流量分配的改善111

3·8流动引起部件的振动问题112

3·9控制棒设计的水力问题114

3·10·1 临界流速的计算116

3·10临界流速及压力波的传递116

3·10·2压力波的衰减120

3·11两相流动不稳定性问题120

3·12流量漂移124

3·13流动方式变迁不稳定性130

3·14声波不稳定性130

3·15密度波不稳定性132

3·15·1通道加热长度的影响132

3·15·2通道进口和出口节流的影响133

3·15·3通道入口过冷度的影响133

3·15·4系统压力的影响134

3·15·5重量流速和功率密度的影响135

3·15·6并联平行通道旁通比的影响137

3·16平行通道的流动不稳定性138

3·17动态流动不稳定性的理论分析139

第四章燃料、包壳材料、冷却剂及其热物性155

4·1对燃料、包壳材料及冷却剂的一般要求155

4·1·1燃料155

4·1·2包壳材料156

4·1·3冷却剂157

4·2熔点157

4·3导热系数159

4·3·1二氧化铀的导热系数160

4·3·2其他燃料、材料的导热系数164

4·4膨胀系数167

4·5比热和焓169

4·6辐照和燃耗对热物性的影响171

4·6·1辐照和燃耗对二氧化铀熔点的影响172

4·6·2辐照和燃耗对燃料导热系数的影响173

4·6·3辐照下芯块的肿胀176

第五章燃料元件和堆内部件温度场182

5·1计算导热的基本方程182

5·2稳态下无内热源部件的温度场186

5·2·1板状元件包壳的温度场186

5·2·2棒状燃料元件包壳的温度场188

5·2·3颗粒燃料涂层的温度场190

5·3稳态下有内热源部件的温度场191

5·3·1体积释热率为常数的芯块的温度场191

5·3·2体积释热率为变数的芯块的温度场196

5·3·3热屏蔽的温度场199

5·4包壳与芯块间的间隙热导201

5·4·1气隙导热模型202

5·4·2气隙导热和接触导热混合模型204

5·4·3间隙热导的经验数值214

5·5辐射传热216

第六章对流放热与活性区通道中冷却剂的温度场218

6·1对流放热概述218

6·2单相对流放热系数220

6·2·1强迫对流的放热系数220

6·2·2自然对流放热系数229

6·3两相流放热系数231

6·3·1池式沸腾的放热系数231

6·3·2流动沸腾的放热系数234

6·4沸腾放热的临界热通量239

6·4·1流动沸腾的临界热通量240

6·4·2池式沸腾临界热通量254

6·5影响临界热通量的主要因素254

6·5·1冷壁的影响256

6·5·2轴向热通量分布的影响257

6·5·3定位栅的影响262

6·5·4重量流速的影响264

6·5·5压力的影响264

6·5·6加热壁面粗糙度的影响265

6·5·7流动方向的影响266

6·5·8棒间距大小的影响268

6·5·9非稳态下的临界热通量269

6·6冷却剂焓升的计算270

6·6·1闭式通道内冷却剂焓升270

6·6·2开式通道内冷却剂的焓升272

第七章热工设计概论287

7·1热工设计简介287

7·2·1热工设计与热能动力装置总体设计的关系290

7·2·2热工设计与堆物理设计的关系290

7·2热工设计与热能动力装置总体设计、堆物理设计、堆内结构设计的关系290

7·2·3与堆内结构设计的关系291

7·3热工设计与燃料元件设计的关系292

7·4热工设计准则294

7·5热工参数的选择296

7·5·1压力296

7·5·2流量和流程296

7·5·3温度298

7·6稳态热工设计中应考虑的一些安全因素299

7·6·1热工运行参数容许的波动范围300

7·6·2恰当的设计参数（功率、温度、压力、流量）301

7·6·3额定工况或设计参数下热工设计准则所各自对应301

的值301

7·6·4计算最小烧毁比时所采用的烧毁安全因子F烧毁303

7·7一些典型轻水堆的热工参数和燃料元件参数304

7·6·5旁通流量304

8·1稳态热工设计简介319

第八章反应堆稳态热工设计319

8·2单通道模型320

8·2·1反应堆参数计算321

8·2·2冷却剂流量计算322

8·2·3最小烧毁比的计算324

8·2·4燃料元件温度场的计算325

8·3子通道模型327

8·3·1子通道的划分328

8·3·2一维基本方程式330

8·3·3三维基本方程式334

8·3·4联解方程组的方法337

8·4热通道（点）因子345

9·1问题的提出354

第九章 活性区热工设计的可靠性分析354

9·2可靠性和可靠性分析程序355

9·3设计变数不确定性359

9·4设计参数数学表达式361

9·5单一设计参数模型364

9·5·1基本假设364

9·5·2单一设计参数模型的活性区非破损概率365

9·6独立设计参数模型366

9·6·1破损点发生的多元性366

9·6·2 各个点的非破损概率对活性区非破损概率的影响367

9·6·3独立设计参数模型的活性区非破损概率368

9·6·4关于点尺寸大小的讨论370

9·7相关设计参数模型372

9·7·1 各点设计参数的相关性372

9·7·2相关设计参数模型的活性区非破损概率373

9·8允许元件棒破损时的活性区可靠性375

9·8·1 活性区可靠性P｛D≤D*｝375

9·8·2蒙特·卡洛处理377

9·9结语379

第十章反应堆热工暂态分析382

10·1引言382

10·2燃料元件的导热方程及其边界条件383

10·3描写冷却剂热工水力状态的基本方程386

10·3·1质量守恒方程387

10·3·2动量守恒方程388

10·3·3能量守恒方程389

10·4几种特殊情况下的质量、动量和能量守恒方程390

及其应用390

10·4·1 在通道中冷却剂作一维流动时的质量、动量和能量守恒方程390

10·4·2在等截面通道中冷却剂作一维流动的质量、动量和能量守恒方程395

10·4·3描写两相流动用的宏观量计算397

10·4·4质量、动量和能量守恒方程在燃料组件出400

入口处的应用400

10·5反应堆暂态计算中热工水力学方程的几种处理方法402

10·5·1分段可压缩模型402

10·5·2动量积分模型404

10·5·3单一质量流速模型406

10·5·4通道积分模型406

10·6反应堆功率的计算409

10·6·1中子动力学方程409

10·6·2各种反应性及其计算411

10·7主循环泵电机断电后的回路流量暂态计算417

10·8反应堆热工水力暂态分析的活性区模型、所需424

基本方程及其应用424

10·9几种可能发生的事故工况介绍428

10·9·1反应堆一回路系统冷却剂流量丧失事故429

10·9·2控制棒反应性事故工况431

10·9·3冷水事故432

10·9·4蒸汽负荷丧失事故434

第十一章失水事故436

11·1概述436

11·1·1失水事故的起因及后果436

11·1·2失水事故的过程及预防措施441

11·1·3失水事故热工分析的准则443

11·1·4失水事故安全分析的发展趋向444

11·2计算模型445

11·2·1计算模型的演变445

11·2·2控制容积446

11·2·3通道447

11·3回路热工水力状态的计算449

11·3·1破口流量的计算450

11·3·2控制容积的质量、能量平衡453

11·3·3各容积的压力求解455

11·3·4各容积泡沫高度的计算457

11·3·5安全壳压力计算459

11·3·6通道的流量计算461

11·4活性区的热工水力状态计算463

11·4·1活性区通道的焓场及压降计算463

11·4·2活性区相对功率和临界热通量的计算465

11·4·3元件温度场的计算和放热系数的选取468

11·4·4金属－水反应470

11·4·5危急冷却期的传热分析472

11·4·6时间步长的选择474

11·5压力波分析476