英文名称： Nuclear Reactor Thermal hydraulic Analysis
学时： 72 学分：
适用对象：核工程专业
先修课程：流体力学、传热学、工程热力学和反应堆物理
一、课程性质、目的及任务
核反应堆热工分析是一门工程性较强的课程，它着重讲述了反应堆热工的基础理论和一些分析、计算方法。本课程是核能科学与工程专业方向的一门专业主干课程。开设该课程的目的在于培养学生能够掌握反应堆领域热工水力学的基本分析方法，运用先修课程流体力学、传热学、工程热力学和反应堆物理中学到的基本概念、基本公式和基本结论，以压水堆堆芯为主要分析对象，达到既了解反应堆稳态工况下的工作情况以及在瞬态工况下的变化特点，又能训练和培养独立分析问题的技能和能力。
通过该课程的学习为学生在毕业后从事核反应堆安全分析和设计运行等工作打下坚实的理论基础并提供有益的工程借鉴。
二、教学基本要求
1．掌握反应堆内能量相互转换的基本规律，以解决工程实际中有关反应堆内能量传递的分析计算；
2．掌握堆芯传热中的流动沸腾传热过程、现象和机理；
3．掌握堆内流体的流动过程中的流型、流动压降及流动不稳定性；
4．掌握堆芯稳态热工分析中的设计准则和单通道模型的分析方法；
5．掌握堆芯瞬态热工分析中的瞬态分析数学模型和反应堆典型事故分析如失流事故和冷却剂丧失事故等；
三、教学内容及要求
第一章绪论
1. 内容:简单介绍国内外反应堆发展情况及几种常见堆型的简介；本学科研究对象，主要内容和方法。
2. 要求：使学生掌握本学科的研究概况；了解国内外核能利用的概况，核能开发与我国能源可持续利用、经济可持续发展的关系；正确认识、理解本课程与专业的关系。
第二章堆的热源及其分布
第一节核裂变产生的能力及其分布
1. 内容：堆内热源的产生；
2. 要求：堆芯内热源：（裂变碎片动能，裂变中子的动能），包括：燃料元件内释热，反应堆结构部件（燃料包
壳，定位格架，控制棒导管）的释热，控制棒内的释热，慢化剂内的释热；
第二节堆芯功率分布及其影响
1. 内容：堆芯功率分布及影响因素；
2. 要求：堆芯功率分布，燃料布置、控制棒、水隙及空泡对功率分布的影响，燃料元件内的功率分布；
第三节控制棒、慢化剂和结构材料中热量的产生和分布
1. 内容：其他热源及其分布
2. 要求：控制棒、慢化剂及结构材料的热源及其分布
第四节停堆后的功率
1. 内容：停堆后的功率
2. 要求：剩余裂变功率，衰变功率，裂变产物的衰变，中子俘获产物的衰变
第三章堆的传热过程
第一节导热
1. 内容：燃料元件及冷却剂通道的轴向温度分布
2. 要求：热传导微分方程，芯块和包壳的温度场
第二节单相对流
1. 内容：单相对流传热
2. 要求：强迫对流传热系数，自然对流传热系数
第三节流动沸腾传热
1. 内容：流动沸腾传热
2. 要求：沸腾曲线、核态沸腾的传热系数，沸腾临界，过渡沸腾的传热系数，膜态沸腾的传热系数
第四节燃料元件的型式、结构及设计要求
1. 内容：燃料元件的型式、结构及设计要求
2. 要求：燃料元件的型式及其冷却方式、热工设计要求
第五节燃料元件材料的热物性
1. 内容：燃料元件的热物性
2. 要求：核燃料、包壳材料热物性，辐照对燃料元件的影响
第六节燃料元件的温度分布
1. 内容：燃料元件的温度分布
2. 要求：棒状燃料元件轴向冷却剂、包壳内外表面、燃料芯块外表面及燃料芯块中心温度计算，积分热导率。板状燃料元件及管状燃料元件的计算
第七节包壳与芯块间的间隙传热及其随燃耗的变化
1. 内容：包壳与芯块之间的间隙导热
2. 要求：气隙导热模型，间隙导热模型
第八节燃料元件温度场的数值解法
1. 内容：燃料元件温度场的数值解法
2. 要求：有限差分法，导热方程的变化与求解
第九节固体慢化剂和结构部件的冷却
1. 内容：固体慢化剂及结构材料的冷却
2. 要求：固体慢化剂、热屏蔽
第四章热量传递的基本理论
第一节单相流体的流动压降
1. 内容：单相流体的流动压降
2. 要求：单相液体的提升压降、摩擦压降、加速压降、局部压降，气体冷却剂的流动压降第二节两相流体的流动压降
1. 内容：两相流体的流动压降
2. 要求：流型，基本参数，压降计算，均匀流模型，分离流模型
第三节自然循环
1. 内容：两相流体的流动压降
2. 要求：自然循环的概念及流量确定
第四节冷却剂的喷放
1. 内容：临界流
2. 要求：临界流的机理，单相和两相临界流的计算模型
第五节流动不稳定性
1. 内容：流动不稳定性
2. 要求：流动不稳定性，流动不稳定性的不利影响，水动力不稳定性，并联通道不稳定性，流型不稳定性，动力学不稳定性，热振荡。
第五章堆芯稳态热工分析
第一节热工设计准则
1. 内容：热工设计必须遵守的要求。
2. 要求：掌握压水堆熱工设计准则。
第二节堆芯冷却剂流量分配
1. 内容：并联通道，闭式通道，开式通道，影响流量分配的因素。
2. 要求：掌握并联闭式通道的流量分配计算，（压力分布，质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程）。
第三节热管因子和热点因子
1. 内容：热点，热点因子，热流密度核热点因子，热流密度工程热点因子，热通道，焓升核热通道因子，焓升工程热通道因子，焓升工程热通道分因子。
2. 要求：了解降低热点因子的方法和降低焓升热通道因子的方法。
第四节典型的临界热流密度关系式
1. 内容：流动沸腾的热流密度，流动沸腾的临界热流密度，影响临界热流密度的因素，计算临界热流密度的各个公式。
2. 要求：理解各个公式的意义，了解其使用范围。
第五节单通道模型的堆芯稳态热工分析
1. 内容：反应堆热工参数的选择，蒸汽发生器的工作条件，最小临界热流密度比，燃料元件传热面积，平均通道的冷却剂质量流速，平均通道的压降，反应堆进口温度或出口温度，热通道因子，热点因子，最大热流密度，最大线功率密度，堆芯平均功率密度，热通道的有效驱动压头，热通道冷却剂焓场，热通道内燃料元件温度场。
2. 要求：学会单通道模型反应堆热工设计的一般步骤和方法，了解稳态热工设计的技术经济评价，了解热工设计中热工水力实验的基本方法。
第六节子通道模型的堆芯稳态热工分析
1. 内容：子通道划分，通道间质量，动量，热量的交换。
2. 要求：熟悉子通道计算方法。
第六章堆芯瞬态热工分析
第一节燃料元件瞬态过程温度场分析
1. 内容：导热微分方程及其边界条件，集中参数解法，差分解法。
2. 要求：学会燃料元件瞬态过程温度场的分析方法。
第二节守恒方程
1. 内容：系统瞬态分析的数学模型，两流体模型，漂移流密度模型，均匀流模型。
2. 要求：掌握瞬态分析中单相和两相的基本模型。
第三节反应堆的安全问题
1. 内容：四类工况，反应堆的控制和保护，专设安全系统，电厂运行极限参数。
2. 要求：了解瞬态分析中的一系列安全概念。
第四节负荷丧失瞬态
1. 内容：负荷丧失瞬态工况。
2. 要求：了解负荷丧失后的瞬态过程。
第五节失流事故
1. 内容：失流事故瞬态工况，瞬态过程中流量的变化。
2. 要求：了解用子通道方法分析瞬态的方法。
第六节压水堆冷却剂丧失事故
1. 内容：压水堆冷却剂丧失的事故分类，大、小事故后工况。
2. 要求：掌握用热力系统瞬态过程分析方法，包括划分系统控制体，选取通道模型，采用各个热工现象的专用模型，（如气泡上升模型，再淹没过程模型），了解安全壳气体压力的计算。
