間隙傳熱

圖1 圓柱形燃料元件

燃料芯塊和包殼間的熱量傳遞。在水堆常用的燃料元件中，燃料芯塊和包殼之間均會有很窄的環形間隙，並且其間充有氦氣。在反應堆運行一段時間後，由於燃料芯塊的腫脹和破碎以及裂變氣體的釋放，使燃料芯塊與包殼交界面的傳熱問題複雜化了，即由基本是通過單一氣體氣隙的熱傳導問題演變為通過芯塊—包殼接觸表面的熱傳導和通過複合氣體氣隙的熱傳導兩種方式的組合傳熱問題。在間隙熱傳導問題中，主要研究燃料元件芯塊與包殼界面間的熱傳導特性及其分析模型。

間隙傳熱是反應堆燃料元件設計和安全評價中所必須考慮的問題之一。雖然目前已發展了各種分析模型來處理這類傳熱問題，但其分析結果不很可靠。因此在熱工設計時多採用以實驗數據為依據的半經驗計算模型。

等效傳熱係數

在處理燃料元件芯塊與包殼界面間隙熱傳導時所採用的經驗傳熱係數。它是藉助實驗，在儘可能模擬反應堆實際工況條件下直接測定的。目前，在大型輕水堆核電廠的燃料元件設計中，可近似地取輻照後的UO芯塊與鋯合金包殼界面的等效傳熱係數的數值為6kW/(m·℃)，來估算界面處的溫度降落或燃料芯塊的表面溫度 。