爱华网增刊2011年12月
华北电力大学学报(社会科学版)
JournalofNorthChinaElectricPowerUniversity(SocialSciences)Suppl
December2011
核反应堆物理分析课程建设
马续波1,陈义学2
(1.华北电力大学核科学与工程学院,北京 102206;2.国家核电技术公司北京软件技术中心,北京 100029)
摘 要:核反应堆物理分析是核反应堆工程与辐射防护与环境保护两个专业的专业课,是核反应堆热工、核反应堆安全、核反应堆材料以及核电厂辐射防护等课程的基础,是核工程专业的核心课程。本文对核反应堆物理分析近几年的建设情况进行了总结,主要从教学方法、教学手段、教学内容以及核电厂虚拟现实与辐射场可视化实验室的建设等方面详细介绍了核反应堆物理分析课程建设情况。
关键词:核反应堆物理分析;课程建设;习题集;实验室
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1008-2603(2011)S1-0266-02
根据国家核电中长期发展规划,到2020年
我国核电装机容量将达到40GW,在建18GW。根据叶奇蓁院士关于中国核电发展战略的研究[2],到2020、2030及2050年我国核电装机容量将分别达到70GW,200GW和400GW。核电的大规模发展带来的一个严重问题就是核电人才短缺。为适应国家核电发展的需要,华北电力大学于2003年开始办核反应堆工程专业,于2007年12月成立了专门培养核电专业人才的核科学与工程学院。目前,学院下设两个教研室,分别是核反应堆工程教研室和辐射防护与环境保护教研室;有两个本科专业,即核反应堆工程专业和辐射防护与环境保护专业。
核反应堆物理分析是核反应堆工程与辐射防护与环境保护两个专业的专业课,是核反应堆热工、核反应堆安全、核反应堆材料以及核电厂辐射防护等课程的基础,是核工程专业的核心课程。在核电专业人才培养和创新人才培养中具有重要的支撑作用。该课程的建设对完善“大电力”学科专业特色和创建国内外一流核工程专业具有重要的意义。
一、理论课建设
目前,国内专门培养本科核电专业人才的高
收稿日期:2011-11-09
[1]
校有清华大学、西安交通大学、上海交通大学、哈
尔滨工程大学、南华大学以及华北电力大学等。华北电力大学自核专业成立之初,就开设了“核反应堆物理分析”这门课。经过几年的积累,目前,该课程已形成了以下几个特点:
1.从课程体系看,教学内容难易适中,既体现了经典的基础理论和方法,又体现核工程的新进展,以及与辐射防护、反应堆热工、反应堆安全以及反应堆控制的衔接。教材选用的是国内“十五”国家级规划教材,并以国外经典教材“NuclearReactorPhysics”为辅助教材,从而为学有余力的同学提供自学提高的机会。
2.在教学方法和教学手段上,能积极改革传统的教学方法,积极开展启发式、研讨式、案例式教学,调动学生学习的积极性和主动性,能处理好经典与现代、理论与实践的关系,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。现在教师都能合理应用多媒体、网络教学等现代教育技术和教学手段来提高教学质量和教学效果。在学生对核反应堆物理分析基础理论掌握的基础上,注重利用基础理论进行案例式教学,比如利用反应堆中毒理论对切尔诺贝利核事故的物理原因进行分析;利用反应堆余热概念对三里岛核事故进行分析等。通过案例分析进一步调动了学生的学习热
基金项目:中央高校基本科研业务费资助(项目编号:09MG11);北京市优秀人才支持计划资助。作者简介:马续波,男,华北电力大学核科学与工程学院讲师。
马续波等:核反应堆物理分析课程建设
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情,培养了学生思考问题的方法和创新的能力,从
而在不知不觉中构建了学生的核心知识。针对核反应堆物理中公式多的情况,我总是尽可能的通过黑板给学生讲解,这样学生更容易接受和理解。但对于核岛内部结构以及核电发展情况等内容,则通过漂亮的课件更能提高学生的能力和视野。
3.在教学条件上,学院和学校积极投入,已初步建成了“核电厂虚拟现实实验室”、“核电厂仿真实验室”以及“核电厂模型实验室”,从而为“核反应堆物理分析”课程建设提供了强有力的支撑。
4.教学内容上既有经典的扩散理论、分群理论、反应堆临界理论、反应堆燃耗与中毒、栅格非均匀化效应以及反应堆动力学内容,又有反应堆能量自屏、空间自屏、反应堆可分辨共振峰与不可分辨共振峰的处理方法以及AP1000或者EPR装入MOX燃料后对堆芯物理特性的影响等新内容。同时也适应了我国核电发展的趋势。
5.在教学获奖方面,核反应堆物理分析课程在2011年被评为了华北电力大学精品课程。除此之外,教学大纲是对课程的总体设计,以核专业教学计划为依据,为贯彻落实教学计划服务。本课程的教学大纲培养目标明确,教学重点与难点清晰、学时分配合理、教学环节安排得当。电子课件符合学校多媒体课件准入制度要求,文字、图像、声音、动画运用恰当,发挥电子课件辅助教学手段的作用,对教学内容进行整体设计与优化,能激发和培养学生的学习兴趣。由于原教材没有配以合适的习题材料,为了学生能更好的学习本课程,我们自己编写了与课本配套的习题解答,并受到了学生的一致好评。批改作业认真、仔细,对作业中存在的普遍问题,能专门记载,并在习题课上并对学生做进一步讲解或加强训练。
交互作用。虚拟现实对于具有放射性环境、禁止人员随意出入的核电厂具有现实应用价值。
为了把虚拟现实技术应用到核电厂,进而为核反应堆物理分析教学服务。在国家修购专项的资金支持下,通过与华北电力大学计算系阎光伟老师合作,以我国某一核电厂为蓝本,共同开发了核电厂虚拟现实软件。该软件有两种漫游方式可供用户选择,分别是自主漫游和自动漫游。该软件显示的虚拟核电厂外景如图1所示。显示的反应堆堆本体以及组件模型如图2所示。该软件除能漫游整个核电厂外,还可以对反应堆内部的各种部件进行拆装,这些部件有压力容器、围板、幅板、组件、燃料棒等。目前,该实验室已向本科生开放
。
图1 虚拟核电厂外景
图
图2 反应堆堆芯以及组件示意图
三、总结
二、实验室建设
核反应堆物理分析由于已公式多、理论性强,所以比较难讲、难理解。为了能让学生更形象的学习反应堆内的各种部件,增加对学习核反应堆
物理分析的兴趣,我们建设了核电厂虚拟现实与辐射场可视化实验室。虚拟现实技术是一项综合集成技术,它的出现是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果。该技术利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、嗅觉等各种感觉,使用户通过适当装置,自然地对虚拟现实世界进行体验和
核反应堆物理分析是核反应堆工程和辐射防护与环境保护两个专业的专业课,是核反应堆热
工、核反应堆安全、核反应堆材料以及核电厂辐射防护等课程的基础,是核工程专业的核心课程。在核电专业人才培养和创新人才培养中具有重要的支撑作用。该课程的建设对完善“大电力”学科专业特色和创建国内外一流核工程专业具有重要的意义。经过几年的努力,核反应堆物理分析已在习题集建设、课程内容完善以及实验室建设方面取得了很大进步。
(责任编辑:李潇雨)
