兆瓦级热管核反应堆屏蔽方案设计研究

无人潜航器需要高可靠、高功率、长寿命的电源,为此西安交通大学提出了兆瓦级热管核反应堆(Silent Unmanned Portable Reactor,UPR-s)设计方案。为保证舱体辐射安全,对UPR-s开展了屏蔽方案设计研究工作。首先,对整个系统及屏蔽体的布局进行初步设计,并分别计算了反应堆满功率运行和停堆情况下的源项参数;其次,给出几种备选屏蔽材料;接着,利用确定论中子-光子屏蔽计算软件NECP-Hydra分别针对初始模型布置选型、复合式屏蔽布置选型及阴影屏蔽布置方案等进行计算分析,主要对安全平面处的累计快中子注量、光子剂量,以及停堆后的源强进行了分析;最终,基于数值分析结果,提出了满足要求的屏蔽优化方案,其安全平面处的累积快中子注量、光子剂量、屏蔽重量等关键参数均满足设计限值。

高温钠热管传热性能试验研究

为获得高温钠热管传热性能,开展真空条件下钠热管启动性能和等温性能试验,获得了钠热管真空条件下启动速度与等温性能数据;开展强制冷却工况条件下传热性能试验,获得了钠热管声速限特性与试验工况下的最大传热功率。经试验验证,所研制高温钠热管在真空条件下,580℃时完全启动,启动用时20 min,轴向壁面温差低于11℃,等温性能良好;钠热管传热功率在工作温度为500~650℃时受声速极限限制,在650℃以上受携带极限限制;在750℃和850℃时,测得热管最大散热功率分别为4.78 kW与8.02 kW,对应的最大轴向热流密度分别为1.51 kW/cm^(2)与2.53 kW/cm^(2)。试验结果表明,所研制钠热管具有较强传热能力,可满足热管式核反应堆等工程应用需求。

基于TD3算法的热管堆功率控制算法优化研究

核反应堆功率控制仍多采用PID控制算法,但其控制参数往往难以选择,也难以在不同功率水平下均保持最优的控制效果。论文针对热管冷却核反应堆的功率控制设计PID控制算法,并基于深度强化学习TD3算法来实现对PID控制器的参数寻优。对比基于试凑法和参数寻优选取的PID参数的控制效果,采用深度强化学习TD3算法寻优参数可以获得更快速稳定的控制效果。