核反应堆热工分析 (21).pdf

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1、Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University燃料芯块表面温度和燃料芯块中心温度的计算，重结构燃料元件的温度分布Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University 包壳内表面与燃料芯块之间往往充有气体，可引起几十到几百摄氏度的温差。kg为环形气隙中气体的热导率，随着寿期气隙中的气体成分的

2、变化而变化。cifocifo()(z)=ln=()+(0)cos2eggRdq zzTTzkdLcifo(0)(0)=ln2ggdqkd燃料芯块表面温度Tfo(z)的计算Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University忽略轴向导热，在假设ku为常数的情况下预估Tmax(z)所以：求T0的极值位置得到：取LR=LRe,简化得0fo(z)=()+(0)coseuRzTTzL(0)(0)=2uuqkf0f,in(0)(z)=+sin+(0)cos

3、2eeeRpRRLTqzzTTWcLL(0)=(0)(0)(0)(0)fcgu22ff0,maxf,in1+(0)1csc22(0)2eRRTTLTTL0,max(0)1=arctan(0)eeRRpLLqzWc2ff0,maxf,in1+(0)122(0)TTTT燃料芯块中心温度T0(z)的计算dudcidcsLReLRLRLRq(Z)q(0)Tf(z)Tcs(z)T0(z)zcs,maxZ0,maxMultiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing Unive

4、rsity氧化物燃料在高温下使用会导致其结构形貌的改变。燃料中超过一定烧结温度的区域会导致其空隙率的降低，柱状燃料芯块可能在其中心重结构形成围绕密实燃料的空洞。在最外层的区域，没有再烧结现象发生（无密实化），而在内部的两层区域，其密度可分别达到理论密度的9597%和9899%。重结构燃料元件的温度分布Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University 小结 1.燃料中心的温度因为UO2材料比较低的热导率比燃料表面的温度要高得多。2.燃料中心最

5、高温度点的位置因为余弦功率分布的原因，在通道中点到最高燃料元件表面温度点位置之间，要求该温度不能超过材料本身的熔点。3.因为燃料棒高径向温差在芯块断面不同半径位置形成重结构，不同位置的晶体大小显著不同，中心容易形成孔洞。重结构燃料元件的温度分布Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University反应堆释热和燃料元件的热工分析（第二章）第七节 燃料元件的温度场分布能源与动力工程学院潘良明Multiphase Flow&Interface Phen

6、omena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University板型燃料元件的温度分布Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University忽略轴向和纵向导热，即：则有：积分一次得：0TTTkkkqxxyyzz=0TTkkyyzz0ddTkqdxdx1dTkqxCdx控制方程组Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory

7、,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University燃料中心对称，即所以：C1=0则有：积分得：1)q确定，有：若k=常数，则2)Tci确定，有：3)Tmax确定：在Tmax给定的情况下，可得到q和Tci间的关系。00 xdTkdx0dTkqxdxmax22TTxkdTqmax22ciTTakdTq2max()2ciak TTqmax22ciTTqkdTamax22TTxkdTq燃料芯块Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engin

8、eering,Chongqing University 忽略包壳吸收射线热，一维处理：积分两次，并注意到在x向的热流密度为q，因此有：因此其燃料包壳外表面的温度为：0cddTkdxdx()ciTcTk dTqxa()()ccik TTqxa cociccqTTk包壳的导热Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University 因q=qa 所以：代入包壳外表面温度关系得到：整理后得到：板型元件的总热阻cimax2aTTqkcomax2ccaTTqkkmaxco/2/ccTTqakk2ccakk2max()2ciak TTq导热热阻