40 kW热离子月面堆电源堆芯方案研究

针对月球科研站的用电需求,笔者开展了电功率为40 kW、寿期为10年,以氢化钇为慢化剂的热离子月面堆电源堆芯方案的研究。对该型反应堆的温度效应、燃耗效应、慢化剂氢泄漏效应以及临界安全特性进行了分析研究。经综合分析和权衡研究,给出了经过优化的堆芯布置方案。计算给出了堆芯的临界参数、各种反应性效应、反应性平衡、特殊临界安全特性以及堆芯热工特性。结果表明:堆芯方案设计满足物理、热工的要求。

棱柱式超级安全气冷堆堆芯物理特性研究

棱柱式超级安全气冷堆是可作为可移动微型核电装置的先进堆型之一。为研究其堆芯物理特性,利用蒙特卡罗程序建立堆芯模型,设计出一种堆芯装载方案和反应性控制方案,研究了燃耗、功率分布、中子通量密度分布、中子能谱、温度负反馈等特性,并初步分析了氙震荡。研究结果表明,该堆芯可实现热功率5 MW、寿期3 a的设计;径向功率分布均匀,轴向功率分段呈凹曲线形式;中子通量密度水平较低;中子能谱受温度影响较大,受燃耗影响较小;温度系数受燃耗、温度影响显著,燃料、活性区石墨系数为负值,反射层石墨系数为小的正值,堆芯具备事故工况下仅依靠温度负反馈自动停堆的安全性。氙震荡幅度很小,满功率停堆的碘坑深度仅-110 pcm,堆芯稳定性好。

行波堆堆芯方案设计研究

本文对行波堆燃料组件、堆芯中子学和热工水力方案进行了设计优化,分析了行波堆堆芯方案的主要性能参数。结果表明,优化后的堆芯方案具有明显的增殖焚烧特性,堆芯最大线功率小于500 W/cm,峰值燃耗水平低于30%,燃料中心最高温度低于熔点。该设计方案一方面充分兼顾了现实工艺水平,另一方面实现了行波堆的基本特点。该方案的设计优化指出了典型行波堆设计的初步方向。

CARR用U-Mo合金燃料的堆芯物理方案研究

U-Mo合金燃料具有铀密度高、辐照稳定性好和后处理简单等优点,是未来研究堆燃料的理想选择。在保持中国先进研究堆(CARR)主体结构不变的基础上,使用合适的U-Mo合金燃料替换CARR现有燃料,进行堆芯方案初步研究。通过对中子注量率、循环长度等关键参数的对比分析,给出了较优的堆芯物理设计方案。该堆芯物理方案具有更好的设计参数,并可节省大量的燃料经费支出,提高了反应堆运营的经济性。

热电一体化微型空间堆堆芯物理方案设计

热电一体化微型空间堆将堆芯和斯特林热电转换单元集成布置于压力容器内,具有热电转换效率高、结构紧凑、功率密度高及安全性好等特点。本文采用蒙特卡罗程序MCNP对热电一体化微型空间堆进行精细建模,通过合理选取燃料种类、反射层尺寸及控制鼓参数,优化了堆芯物理方案,初步分析了堆芯的中子学特性。结果表明,优化后的热电一体化微型空间堆堆芯满足掉落事故临界安全、动态反应性及运行寿期要求,具有足够大的控制鼓价值及功率分布均匀合理等特点。

5 MWt微型热管反应堆堆芯初步概念设计方案及热分析

提出了3种5 MWt微型热管反应堆堆芯概念设计方案,并采用CFD计算软件对3种堆芯概念设计方案进行了热分析计算,研究了方案1中的包壳厚度、氦气气隙厚度和外包壳倒角半径对燃料元件温度分布的影响,计算给出了方案2和3在正常运行、1根热管失效、3根热管失效和7根热管失效情况下的温度及应力分布。结果表明:包壳厚度和氦气气隙对燃料元件温度有明显影响,而外包壳倒角半径对燃料元件温度影响可忽略;7根热管失效情况下,方案2燃料峰值温度及峰值应力比方案3略低,方案2优于方案3,即控制棒孔采用与燃料基底形状一致的孔型更为合适。

户外10 kV并联电容器组用干式空心电抗器布置研究

10kV干式空心串联电抗器有平放和叠放两种布置方式,在电网中都有大量的应用。调研了几个省电力公司户外10 kV并联电容器组干式空心串联点空气的运行和故障情况,分析了干式空心串联电抗器故障的主要原因,并对影响干式空心电抗器布置和设计的高度和外径因素进行了分析,经过综合分析对比论证,对不同容量10 kV电容器成套装置的布置方案研究,针对不同电压等级变电站,提出了安全、合理、经济的成套布置方案。

全户内变电站电抗器电磁环境及防护方案的分析研究

为研究全户内变电站空心电抗器周围电磁环境特性,在分析三维电磁场理论的基础上,利用有限元仿真软件对单相空心电抗器及电抗器室建立电磁仿真模型。分析空心电抗器周围电磁场分布情况,研究屏蔽装置不同材料和不同厚度方式下整个仿真空间内磁场的变化情况,为改善全户内变电站的电磁环境提供解决方案。

基于MOX燃料组件的177混合堆芯装料方案数值研究

通过计算华龙一号(HPR1000)压水堆平均卸料燃耗得到乏燃料中钚(Pu)同位素的含量,以此成分比例来设计铀钚混合氧化物(MOX)燃料。采用离散型燃料组件设计,通过不同Pu含量的MOX燃料棒离散型布置来降低与UO2燃料组件间的功率梯度。采用程序MCNP和COSLATC模拟堆芯功率分布和热中子注量率分布,采用分区分层的低泄漏装料方案,降低不同燃料组件间的功率梯度,展平堆芯的功率分布。在不考虑可燃毒物的前提下,利用3种Pu含量的MOX组件将混合堆芯的功率峰因子控制在1.77左右,明显优于原堆芯的功率峰因子,为国产三代压水堆引入MOX燃料提供了具有参考价值的装料方案。

小型模块化超级安全气冷堆中子学特性研究

为分析小型模块化超级安全气冷堆堆芯中子学特性,建立六棱柱燃料组件模型,利用蒙特卡罗程序和ORIGEN程序的耦合计算,研究TRISO颗粒致密度、燃料富集度、TRISO颗粒大小、栅距比、TRISO颗粒包层厚度和燃料棒直径等物理参数对寿期等特性的影响。研究结果表明,寿期长度随着燃料富集度、栅距比的增大而单调增大;燃料棒直径、TRISO颗粒致密度、TRISO颗粒尺寸大小对寿期长度也有一定的影响;TRISO颗粒包层厚度对寿期长度的影响很小。基于该结果,初步设计出小型模块化超级安全气冷堆的堆芯装载方案,其寿期满足20 a不换料的寿期长度要求。