[科普中国]-反应堆热工设计

反应堆热工设计是指反应堆热工设计的目标是给出一个优化的反应堆冷却系统，能有效地将堆芯内的热量安全而经济地导出。反应堆热工设计的内容包括反应堆冷却刑类型的选择、堆内冷却方案及冷却剂流动方式的确定、堆内冷却剂流程及流道的设计和反应堆热工参数的分析等。

简介反应堆热工设计是指反应堆热工设计的目标是给出一个优化的反应堆冷却系统，能有效地将堆芯内的热量安全而经济地导出。反应堆热工设计的内容包括反应堆冷却刑类型的选择、堆内冷却方案及冷却剂流动方式的确定、堆内冷却剂流程及流道的设计和反应堆热工参数的分析等1。

反应堆释出热功率反应堆释出热功率的大小往往受到堆热工设计的限制。反应堆热工设计直接影响到堆的安全性能和技术经济性能。首先根据反应堆总体设计的要求。通盘考虑和综合平衡反应堆物理、热工、安全、结构、材料、工艺及辐照屏蔽等诸方面的因素，确定反应堆冷却剂系统的总体设计及其参数。诸如冷却剂压力及其恒压方式的设计，冷却剂自然循环或强迫循环的选择，堆芯及燃料组件内流道形式和尺寸，堆芯冷却剂流量和堆芯出、入口温度等参数的确定。反应堆热工设计包括反应堆稳态热工设计和反应堆动态热工分析两个方面。鉴于反应堆系统多，现象复杂，通常用全面模拟堆芯及系统热工-水力性能的数字计算机程序来完成上述的设计和分析计算。

为了确保反应堆的安全，明确规定了反应堆的热工设计准则，用以作为反应堆热工设计的依据及限制条件。该准则的内容因堆型而异，并随着核工业的发展在不断地被改进及完善2。

反应堆热工设计准则对压水堆核电厂在正常运行毛况和预期运行事件工况，反应堆热工设计要满足如下的设计准则：

(1)堆芯任何位置上的燃料元件表面，都不允许发生偏离泡核沸腾(DNB)现象。

(2)整个堆芯寿期内燃料芯块最高温度低于熔点。轻水动力堆多以二氧化铀为燃料。未经辐照的气氧化铀熔点约为2800℃左右。随着燃耗的加深，其熔点有所下降。

(3)不发生流动不稳定性。通常限制堆芯热通道出口处两相流的空泡份额，以防止水力流动不稳定性3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学