Atommagreaktorok hőtechnikája

Tartalom

Bevezetés 3
1. Magreaktorok hőtechnikai jellegzetességei 5
1.1. Magreaktor működési elve 5
1.1.1. Láncreakció és a hőenergia termelés 6
1.1.2. A hő elvezetése a magreaktorból 9
1.2. Magreaktorok sajátos hőtechnikai jellemvonásai 12
1.2.1. A magreaktor üzemi hőmérsékletének kialakulása 12
1.2.2. Ellentét a magfizikai és hőtechnikai követelmények között 14
1.2.3. Fajlagos teljesítmény nagysága 16
1.3. Magreaktorok hőtechnikai tervezésének kérdései 18
1.3.1. Magfizikai számítások 18
1.3.2. Hőforrás eloszlás, hőmérséklet eloszlás 20
1.3.3. Hőátadási tényező, nyomásveszteség 21
1.3.4. Hőtágulás okozta feszültségek 22
2. Hőforrások a magreaktorban 24
2.1. Hőtermelő magreakciók 25
2.1.1. Hőtermelés a hasadási termékek kinetikus energiájából és a beta bomlásból 25
2.1,2, A neutronok mozgási energiájának átalakulása hőenergiává 28
2.1,3. Hőtermelő reakciók gamma fotonokkal 33
2.2. Neutronfluxus eloszlása a magreaktorban 37
2.2.1. Neutronfluxus eloszlás eszményi magreaktorban 38
2.2.2. Valóságos hatások a neutronfluxus eloszlásban 41
2.3. Gamma fotonok fluxusának térbeli eloszlása 43
2.3.1. Általános törvényszerűségek 47
2.3.2. Közelítő módszerek a gamma fluxus meghatározására 49
2.4. Hőtermelés a magreaktor alkotórészeiben 52
2.4.1. Hőtermelés az üzemanyagelemben 53
2.4.2. Hőtermelés a magreaktor moderátorában és a szabályozó rudakban 57
2.4.3. Hőtermelés a reflektorban és a védelemben 59
3. Hőmérséklet eloszlás a magreaktorban 62
3.1. Hőáram útja a hőforrástól a hűtőközegig 63
3.1.1. Hővezetés alaptörvénye belső hőforrásokkal 64
3.1.2. Hőmérséklet eloszlás burkolt, lemezalakú üzemanyag-elemben 66
3.1.3. Hőmérséklet eloszlás burkolt, hengeralakú üzemanyag-elemben 70
3.1.4. Hőmérséklet eloszlás a moderátorban és a védelemben 72
3.1.5. Hőátadás! ellenállás az üzemanyag és a burkolat érintkezésénél 76
3.2. Hőmérséklet eloszlás az üzemanyag csatornában 79
3.2.1. A hűtőközeg felmelegedése és az üzemanyag csatornában 80
3.2.2. Hőmérséklet eloszlás az üzemanyagelemben 83
3.2.3. Hűtési hatásfok 88
3.3. Üzemanyag-elem és hűtőcsatorna tervezésének szempontjai 95
3.3.1. Szerkesztési határok 96
3.3.2. Szerkesztési megfontolások 99
3.3.3. Bizonytalansági tényező 101
3.3.4. Teljesítmény növelés lehetőségei 103
3.4. Időben változó hőtermelés 106
3.4.1. Hőmérséklet eloszlás a reaktivitás hőmérsékleti tényezője nélkül 108
3.4.2. Hőmérséklet eloszlás tetszőleges teljesítmény növekedéskor 111
3.4.3. Hőtermelés a magreaktor leállítása után 114
4. Üzemanyag-elemek vizsgálata 118
4.1. Rúdalakú üzemanyag-elem 119
4.1.1. A hőteljesítmény és a hűtőközeg felmelegedés kapcsolata 120
4.1.2. Az üzemanyag-elem felületének hőmérséklete 122
4.1.3. Az üzemanyag-elem középpontjának hőmérséklete 125
4.2. Különleges üzemanyag-elemek 128
4.2.1. Gyűrűalakú üzemanyag-elem 128
4.2.2. Kettős áramlású üzemanyag-elem 133
4.2.3. Üzemanyag-elem csoport 137
4.3. Üzemanyag-elemek összehasonlitása 139
4.3.1. legnagyobb fajlagos hőteljesitmény 140
4.3.2. Közbülső üzemanyag-elem típusok értékelése 145
5. Magreaktorok hűtőközegei 149
5.1. Víz és nehézvíz 150
5.1.1. Fizikai és termodinamikai tulajdonságok 152
5.1.2. Hőátadási tényező víz hűtőközeg használatakor 153
5.1.3. Nyomásveszteség víz áramlásakor 156
5.2. Folyékony fémek 161
5.2.1. Folyékony fémek jellemzői 163
5.2.2. Hőátadási tényező folyékony fémek áramlásakor 163
5,2.3. Folyékony fémek szivattyúzása 167
5.3. Gázok, mint reaktor hűtőközegek 169
5.3.1. Gázok fizikai, hőtechnikai tulajdonságai
5.3.2. Hőátadási tényező meghatározása 174
5.3.3. Hőátadási tényező gázok áramlásakor 177
5.4. A magreaktor hűtésének és hűtőközegeinek kapcsolata 180
5.4.1. Különleges hűtőközegek 181
5.4.2, Hűtőközegek összehasonlítása 184
6. Hőfeszűltségek 188
6.1. Hőfeszültségek nagyságának megállapítása 189
6.1.1. Általános törvényszerűségek 190
6.1.2. Hőfeszűltségek különböző alakú testekben 192
6.2. Az üzemanyag-elem alakváltozása a hőfeszültségek miatt 196
6.2.1. A hőmérséklet eloszlás változása 197
6.2.2. Az uránrúd meggörbűlése 199
7. Példa a magreaktor hőtechnikai tervezésére 202
7.1. Adatok a számitáshoz 203
7.2. Hőmérséklet viszonyok és a hőteljesítmény meghatározása 205
Irodalom 212

Témakörök