堆內輸熱是指冷卻劑將反應堆內產生的熱量傳輸出來的過程。冷卻劑進入堆芯流道後，不斷吸收堆內產生的熱量，其溫度或焓值逐漸升高。反應堆內各處發熱率各不相同，所以冷卻劑在各處的升溫(焓)速度也各不相同。在給定發熱率分布情況下，可以求出冷卻劑溫度(或烙)的分布曲線。在此曲線上疊加上由換熱計算求出的釋熱的燃料元件表面與冷卻劑之間的溫度差，即可求得燃料元件表面的溫度分布曲線。進而，在燃料元件表面溫度分布曲線上再疊加上由導熱計算求得的燃料元件中心與其表面間的溫度差，即可求出燃料元件軸心線上的溫度分布。同樣也可求出堆內任一點處的溫度。所以研究輸熱過程實際上是確定堆內溫度分布的過程。
基本介紹
- 中文名：堆內輸熱
- 外文名：In pile transport heat
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 釋義：反應堆內產生的熱量傳輸出來
簡介,冷卻劑溫度分布,燃料元件中心溫度分布,溫度分布的畸變,
簡介
堆內輸熱是指冷卻劑將反應堆內產生的熱量傳輸出來的過程。冷卻劑進入堆芯流道後，不斷吸收堆內產生的熱量，其溫度或焓值逐漸升高。反應堆內各處發熱率各不相同，所以冷卻劑在各處的升溫(焓)速度也各不相同。在給定發熱率分布情況下，可以求出冷卻劑溫度(或烙)的分布曲線。在此曲線上疊加上由換熱計算求出的釋熱的燃料元件表面與冷卻劑之間的溫度差，即可求得燃料元件表面的溫度分布曲線。進而，在燃料元件表面溫度分布曲線上再疊加上由導熱計算求得的燃料元件中心與其表面間的溫度差，即可求出燃料元件軸心線上的溫度分布。同樣也可求出堆內任一點處的溫度。所以研究輸熱過程實際上是確定堆內溫度分布的過程。
然而，對於反應堆的安全性和經濟性而言，最重要的在於確定燃料元件內的最高溫度和燃料元件表面的最高溫度，以便驗證它們的工作參數是否超過或過分接近其各自的允許值。
冷卻劑溫度分布
堆芯中有很多條平行的冷卻劑流道。可近似地認為傳入此流道的熱量是按餘弦規律分布的。由於冷卻劑在流動過程中獲得這些熱量，所以冷卻劑溫度沿流道不斷升高。在此過程中，冷卻劑溫度最初上升得比較緩慢，冷卻劑愈接近流道軸向中央點，其溫度上升的速度愈快，因為中央部分加熱的熱流密度最高，過了中央點之後，升溫的速度又再次放慢，且愈來愈慢。 但對氣冷堆和液態金屬堆也適用，沸水堆中冷卻劑流道入口段升溫規律與壓水堆中的相同；但自出現沸騰後，其溫度就不再升高(熱量被用來增加水中的含汽量)，這是與壓水堆不同之處。
燃料元件中心溫度分布
在反應堆內，燃料元件(通常為棒狀)是主要發熱體，其發熱量通過外表面傳給冷卻劑。燃料元件棒的中心線是最高溫度線，中心線上的溫度稱為燃料元件的中心溫度。燃料元件中心溫度等於燃料元件表面溫度疊加上中心與表面之間的溫差。
對一條冷卻劑流道的冷卻劑溫度分布、燃料元件表面溫度分布及燃料元件中心溫度分布進行了討論。可以據此求出此流道內燃料元件表面的最高溫度和燃料元件的最高中心溫度。反應堆堆芯有很多條單行流道。只須對發熱最強和相對冷卻劑流量較少的流道進行上述分析計算，即可得到整個堆芯的最高燃料元件表面溫度和最高燃料元件中心溫度。各溝道發熱率的相對大小可由反應堆物理計算給出；而各溝道冷卻劑流量則可由流道分配設計給出。
溫度分布的畸變
溫度分布只適用於發熱及冷卻均未受到擾動的情況。但在實際情況下，控制捧的插入或抽出、溫度變化和汽泡的存在等都會引起溫度分布變化，這種分布變化稱之為分布的畸變。例如向堆芯內插入控制棒將使棒附近的中子通量密度及發熱率下降，而遠離控制棒部分的中子通量密度及發熱率將上升，此時的溫度分布將發生顯著的變化(畸變)，在此情況下只能用逐段疊加的辦法來求出通道(流道)內的冷卻劑溫度分布，再疊加上各相應截面上的有關溫度差來確定燃料元件表面及中心的溫度分布，並求出其最高點。
