傳熱學理論在反應堆工程及其安全學科中的具體套用，是研究熱量在反應堆系統中傳遞規律的一門科學。它解決熱量在堆內如何傳遞和如何傳輸到堆外的問題，並確定堆內各部件和冷卻劑的溫度場。
基本介紹
- 中文名：反應堆傳熱
- 外文名：heat transfer in nuclear reactor
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堆內熱量來源於堆內核裂變過程釋放的裂變能。因此，反應堆能夠發出的最大功率基本上取決於安全地傳輸堆內產生的熱量的能力。如果反應堆傳熱問題處理不當或這種熱量不能及時排出，則將導致反應堆內結構因溫度過高或熱應力過大而破壞，甚至導致燃料元件燒毀的嚴重後果。此外，反應堆傳熱設計的最佳化與核能利用效益的提高密切相關。因此，研究反應堆傳熱對確保反應堆系統安全、可靠地運行和改善核電經濟性等方面都有著重要的意義。
傳熱方式
堆內熱量交換一般存在三種機制，即熱傳導(導熱)、熱對流(對流換熱)和熱輻射。在已運行的多數反應堆系統中，堆內熱交換主要以熱傳導和熱對流兩種方式進行。但在高溫氣冷堆中，熱輻射可成為實現堆內熱量傳遞的重要途徑，即熱量可藉助熱輻射方式從燃料元件傳遞到石墨慢化劑，然後又通過熱對流方式將石墨中熱量傳輸給反應堆冷卻劑氦氣。此外，當反應堆發生嚴重事故時，堆芯輻射傳熱的作用將增強。對於採用固體燃料元件的反應堆，還須通過反應堆冷卻劑的循環將熱量傳輸出來，這就是堆內輸熱過程。因此，反應堆傳熱問題目前主要涉及堆內的導熱，對流換熱和輸熱三種過程。
最新進展
反應堆傳熱問題基本上可藉助傳熱學的基本理論和所發展的方法加以解決。但隨著核電廠的發展，從安全性和經濟性兩方面來看，不僅要求各種工況的傳熱分析具有更高的精確度，而且對傳熱研究也提出一些嶄新的課題，例如輕水堆核電廠堆芯裸露後再淹沒過程和堆芯熔化過程的傳熱研究等。因此，雖然傳熱的基本原理沒有變化，但更好的分析方法、更先進的實驗技術和不斷積累的研究結果正在推動著反應堆傳熱這一學科不斷有新的發展。
