高考申論題
106年
[核子工程] 核工原理
第 四 題
有一燃料棒其燃料丸半徑為 rF,護套外徑為 rc。若燃料的體積熱產生率為 q(W/m³) 且為均勻分布,燃料與護套間的接觸熱阻(thermal contact resistance)為 Rtc(m²K/W),護套表面與冷卻劑之間的熱傳遞係數為 h(W/m²K),冷卻劑溫度為 Ta,燃料與護套之導熱度分別為 kf 與 kc(W/mK)。
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到燃料棒熱傳導題目，應直覺想到建立『穩態一維圓柱座標熱傳導方程式』。解題策略是利用熱流守恆（單位長度熱產生率等於向外熱傳遞率），結合『熱阻串聯』概念，從冷卻劑溫度逐步往內推算各介面（護套、間隙、燃料丸）溫度，最後透過邊界條件解出燃料丸內部溫度分佈與中心最高溫度。
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【解題思路】利用一維圓柱座標穩態熱傳導方程式與串聯熱阻概念，由外（冷卻劑）向內（燃料中心）逐步推導各介面的邊界條件與溫度，最終求得燃料丸內部溫度分佈與最高中心溫度。 【詳解】 已知：條件整理
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