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第1章 绪论 1

1.1 研究堆及其应用 1

1.1.1 研究堆发展概况 1

1.1.2 研究堆的应用 3

1.2 铀氢锆脉冲反应堆的发展 5

1.3 铀氢锆脉冲反应堆的应用 8

1.4 本书内容 9

参考文献 10

第2章 结构与系统组成 11

2.1 堆本体 12

2.1.1 堆芯及堆芯部件 12

2.1.2 堆内构件 17

2.1.3 反应堆水池 18

2.2 冷却水及净化系统 19

2.3 控制与仪表系统 19

2.4 实验孔道 19

2.5 辅助系统 21

2.6 放射性废物处置系统 21

2.7 小结 21

参考文献 21

第3章 栅元热化和共振处理 23

3.1 栅元热化和共振计算方法 23

3.2 氢化锆的中子热化效应 25

3.2.1 氢化锆中氢散射律模型 26

3.2.2 氢化锆中氢散射矩阵模型 32

3.3 栅元共振处理 33

3.3.1 一般非均匀栅格的共振吸收 33

3.3.2 燃料区混有慢化材料的非均匀栅格的共振吸收 39

3.4 铀氢锆脉冲反应堆栅元计算 41

3.4.1 脉冲堆栅元简介 41

3.4.2 栅元计算方法 43

3.4.3 栅元计算程序 49

3.4.4 栅元计算 51

3.5 小结 53

参考文献 54

第4章 堆芯物理参数计算 55

4.1 堆芯稳态参数的确定论计算方法 55

4.1.1 中子输运方程和中子扩散方程 56

4.1.2 控制棒栅元扩散系数的修正 58

4.1.3 确定论方法计算模型 60

4.2 堆芯稳态参数的蒙特卡罗计算方法 60

4.2.1 蒙特卡罗方法原理 61

4.2.2 铀氢锆脉冲反应堆的MCNP程序计算模型 64

4.3 堆芯稳态参数计算 65

4.3.1 有效增殖因子κeff计算 65

4.3.2 功率分布 65

4.3.3 剩余反应性 66

4.3.4 停堆深度 66

4.3.5 控制棒价值 67

4.3.6 堆芯燃料温度系数 68

4.3.7 燃耗和毒物计算 70

4.4 小结 74

参考文献 74

第5章 热工水力分析 76

5.1 堆芯热源及其分布 77

5.1.1 堆芯功率分布 77

5.1.2 影响堆芯功率分布的因素 79

5.1.3 燃料元件内的功率分布 80

5.2 堆芯材料和热物性 80

5.2.1 核燃料 80

5.2.2 包壳材料 83

5.2.3 冷却剂 84

5.2.4 慢化剂 84

5.2.5 锆芯棒的导热系数和比热容 84

5.3 堆内的热量传递 85

5.3.1 燃料元件内部的导热 85

5.3.2 包壳与冷却剂之间的传热 92

5.4 单通道分析方法 99

5.4.1 平均通道计算 101

5.4.2 热通道计算 103

5.5 子通道分析方法 103

5.5.1 子通道模型的数学方程 104

5.5.2 子通道数学方程的推导 104

5.5.3 子通道方程的数值解法 106

5.5.4 子通道方法的计算实例 108

5.6 堆芯热工水力设计 108

5.6.1 热工水力设计的主要任务 108

5.6.2 堆芯热工水力分析 109

5.7 小结 112

参考文献 112

第6章 脉冲动态特性分析 113

6.1 脉冲参数计算模型 113

6.1.1 大反应性引入的点堆动态方程解 114

6.1.2 小反应性引入的点堆动态方程解 118

6.2 缓发中子有效份额βeff和中子代时间Λ 122

6.3 安全参数模型 124

6.4 脉冲后燃料元件温度场的计算 125

6.5 六角形堆芯三维时空动力学 127

6.6 小结 130

参考文献 131

第7章 堆芯燃料管理 132

7.1 核燃料管理中的基本物理量 132

7.1.1 换料周期与循环长度 132

7.1.2 批料数和一批换料量 132

7.1.3 循环燃耗和卸料燃耗 133

7.2 堆芯燃料管理计算 133

7.2.1 群常数的功率及平衡氙反馈校正 134

7.2.2 控制棒临界位置的搜索 136

7.2.3 燃耗计算 137

7.2.4 计算结果 137

7.3 换料优化模型及方法 138

7.3.1 优化问题的描述 139

7.3.2 优化模型 140

7.3.3 优化方法 140

7.3.4 优化计算软件和计算流程图 144

7.4 小结 145

参考文献 146

第8章 实验孔道屏蔽计算方法 147

8.1 实验孔道屏蔽计算方法简介 147

8.1.1 离散纵标法通用屏蔽计算方法 148

8.1.2 蒙特卡罗屏蔽计算抽样方法 156

8.1.3 离散纵标法耦合屏蔽计算方法 161

8.1.4 蒙特卡罗法耦合屏蔽计算方法 165

8.1.5 离散纵标加速蒙特卡罗方法 168

8.1.6 蒙特卡罗-离散纵标耦合方法 168

8.1.7 离散纵标-蒙特卡罗耦合方法 168

8.1.8 离散纵标-蒙特卡罗综合耦合方法 169

8.2 西安脉冲反应堆实验孔道屏蔽计算 169

8.2.1 垂直孔道屏蔽计算 170

8.2.2 水平径向孔道参数计算 170

8.2.3 辐照腔屏蔽计算 171

8.2.4 热柱孔道屏蔽计算 171

8.2.5 中子照相孔道屏蔽计算 174

8.3 小结 176

参考文献 176

第9章 事故安全分析 178

9.1 失水事故 179

9.1.1 停堆后的发热 180

9.1.2 破口流量 183

9.1.3 燃料元件导热模型 183

9.1.4 包壳表面的传热 183

9.1.5 自然循环流量 183

9.1.6 失水事故分析 184

9.2 弹棒事故 186

9.3 外电源失电事故 187

9.4 放射性物质释放事故 189

9.4.1 事故剂量计算 190

9.4.2 事故剂量评价 191

9.5 小结 191

参考文献 191

附录 193

附录1 TRIGA堆在世界范围内的分布概况 193

附录2 铀氢锆脉冲反应堆参数对比 195

附录3 铀氢锆脉冲反应堆稳态堆芯装载图 197

附录4 铀氢锆脉冲反应堆脉冲堆芯装载图 198