热管反应堆堆芯缩比模块瞬态特性分析

热管堆具有长寿期、高可靠性等优势,是当下空间核反应堆的研究焦点之一。为研究热管堆瞬态过程中的核热耦合现象,本文基于半物理仿真技术,搭建了针对热管反应堆堆芯缩比模块的核热耦合实验平台,通过实验模块测量了堆芯缩比模块的温度分布,在仿真模块中基于点堆模型计算了输出功率随时间的变化情况。通过耦合实验模块和仿真模块,探索了瞬态条件下堆芯缩比模块核热耦合特性,分析了引入不同初始反应性时堆芯温度、加热功率和剩余反应性的瞬态演变过程,揭示了系统热容量造成的温度迟滞变化效应,即热惯性现象。结果表明,堆芯缩比模块的热惯性随引入的初始反应性的增大及初始功率水平的增加而减小,且与基体材料的热扩散率呈反比。

小型核热推进反应堆概念设计

与化学推进相比,核热推进具有大推力、高比冲、长寿命、可重复启动等特点。本文基于核热推进飞行器的工作特点,通过综合考虑飞行器飞行性能和反应堆内传热性能,分析了反应堆半径、高度、冷却通道直径等设计参数对飞行器飞行性能的影响规律,探究了不同设计参数之间的影响规律,获得了满足热工设计准则的反应堆设计边界,阐明了燃料表面最高温度等热工设计准则对堆芯尺寸、推力和比冲的限制,探讨了设计参数对飞行器飞行性能的影响规律。通过综合考虑反应堆热工特性和飞行器飞行性能,本文提出了一种适用于核热推进系统的小型核反应堆概念设计。并利用蒙特卡罗程序OpenMC评估了该设计的中子学特性。模拟结果表明,该设计在控制棒插入和拔出条件下都满足临界要求,且控制棒的插入对于反应堆功率峰因子的影响较小。