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一种简化的高温热管启动模型
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作者 王政 苟军利 +1 位作者 徐世浩 单建强 《原子能科学技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期84-92,共9页
热管堆具有体积小、结构紧凑、功率密度高和固有安全性好等优点,被认为是深空和深海任务中最有前途的候选之一。为了研究其启动特性,建立兼顾计算精度及求解效率的热管启动模型至关重要。本文在充分考虑吸液芯区工质的熔化及气液界面处... 热管堆具有体积小、结构紧凑、功率密度高和固有安全性好等优点,被认为是深空和深海任务中最有前途的候选之一。为了研究其启动特性,建立兼顾计算精度及求解效率的热管启动模型至关重要。本文在充分考虑吸液芯区工质的熔化及气液界面处的蒸发和冷凝现象的基础上,建立了基于二维导热的热管壁和吸液芯区热阻网络模型。对于蒸汽区,基于尘气模型(DGM),研究分析了两种不同模拟方式的求解精度和计算效率。通过对不同碱金属热管实验的模拟,验证了模型的准确性。结果表明,模型能较好地模拟高温热管的启动特性,简化的等效热阻模型具有更高的计算效率,其更适合于热管堆系统的启动特性模拟。 展开更多
关键词 热管堆 启动特性 高温热管 等效热阻模型
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双模式热管堆非核原理样机热力特性数值分析 被引量:1
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作者 张凌义 李潘潇 +4 位作者 张胤 王成龙 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1525-1533,共9页
小型热管反应堆电源技术具有续航久、结构紧凑、环境适应性强、固有安全性高等优势,可以适配于多种领域。本文以双模式热管堆非核原理样机NUSTER2.0为对象,在COMSOL中建立高温热管、温差发电装置及斯特林装置理论模型并耦合形成系统模型... 小型热管反应堆电源技术具有续航久、结构紧凑、环境适应性强、固有安全性高等优势,可以适配于多种领域。本文以双模式热管堆非核原理样机NUSTER2.0为对象,在COMSOL中建立高温热管、温差发电装置及斯特林装置理论模型并耦合形成系统模型,对样机运行特性及力学特性进行数值仿真研究。15 kW加热功率稳态工况下,仿真结果与实验结果的热管温度分布及动、静态模块主要运行参数均吻合良好,最大相对误差为6.73%,初步验证了模型可靠性。变功率仿真结果确定了斯特林撞杆阈值为16.5 kW,并预估静态模块在25 kW附近达到效率峰值。系统启动瞬态仿真得到了“3-5-10-15 kW”阶梯式功率平台下的样机启动特性,并提出了样机启动策略。系统热力耦合稳态工况确定了样机应力危险区,并求得15 kW工况中堆芯热膨胀率为1.21%,热管-堆芯基体和热管-集热基体耦合处的最大应力分别为160 MPa和97 MPa。本文为NUSTER2.0样机的特性研究和实验设计提供了数值分析基础。 展开更多
关键词 双模式 热管堆 系统耦合模型 数值模拟
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热管冷却反应堆固态堆芯热力耦合性能分析及结构优化 被引量:1
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作者 岳明楷 金浩 +4 位作者 刘桐蔚 李文杰 黄永忠 恽迪 周进雄 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期428-437,共10页
热管冷却反应堆的固态堆芯具有模块化、无流动回路等诸多优势,受到诸多学者关注。固态堆芯在工作寿期内涉及复杂的热力耦合行为。本文基于ABAQUS对固态堆芯工作性能进行了热力耦合分析。结合子程序的二次开发,综合考虑了间隙传热模型及... 热管冷却反应堆的固态堆芯具有模块化、无流动回路等诸多优势,受到诸多学者关注。固态堆芯在工作寿期内涉及复杂的热力耦合行为。本文基于ABAQUS对固态堆芯工作性能进行了热力耦合分析。结合子程序的二次开发,综合考虑了间隙传热模型及材料在极端工况下的蠕变、肿胀等行为。探究了各部件之间的相互作用关系。基于有限元仿真对固态堆芯尺寸进行参数优化,使用深度神经网络建立代理模型,使用NSGA-Ⅱ算法获得了pareto前沿解集。相较于初始设计参数,优化后的堆芯最高温度下降8.44%,最大应力下降34.43%,改善了固态堆芯的性能。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆固态堆芯 间隙热传导 热力耦合 深度神经网络 尺寸优化
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干式空心电抗器五环简化缩比模型最优结构对比分析 被引量:1
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作者 代岭均 邹亮 +2 位作者 孙玉鑫 刘青松 张黎 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1088-1103,共16页
在干式空心电抗器的空间磁场预测方面,三环简化缩比模型是一种实用的方法,针对其预测精度不高的问题,该文提出了干式空心电抗器的五环简化缩比模型。首先推导原模型和两种简化缩比模型空间磁场分布的计算公式,然后拟合原模型高径比H/D... 在干式空心电抗器的空间磁场预测方面,三环简化缩比模型是一种实用的方法,针对其预测精度不高的问题,该文提出了干式空心电抗器的五环简化缩比模型。首先推导原模型和两种简化缩比模型空间磁场分布的计算公式,然后拟合原模型高径比H/D和简化模型参数的函数表达式,最后搭建磁场测量平台对仿真结果进行验证。研究结果表明:线圈匝数不变只调整位置时,五环简化模型由于两两线圈间漏磁更小,其对应的方均根误差(RMSE)和绝对百分比误差(MAPE)分别比三环简化模型降低了18%和17%,决定系数(R^(2))提高了4%;线圈的匝数和位置均可调整时,五环简化模型不但可以减小漏磁,还可以同时减小4个监测方向上的误差,其对应的RMSE和MAPE相比三环简化模型分别降低了40%和21%,具有较高的等效精度;试验表明,五环简化模型最优结构对应的RMSE和MAPE分别比三环简化模型降低了21%和22%。建立某空心电抗器的三环和五环简化缩比模型,并进行了现场试验,结果表明,五环简化缩比模型在准确等效电抗器空间磁场分布的同时,RMSE和MAPE分别比三环简化模型降低了38.7%和4.9%,证明了五环简化缩比模型具有更高的准确性。 展开更多
关键词 干式空心电抗器 空间磁场分布 五环简化模型 三环简化模型 最优结构
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Residence time distribution and heat/mass transfer performance of a millimeter scale butterfly-shaped reactor
5
作者 Haicheng Lv Jundi Wang +5 位作者 Zhongming Shu Gang Qian Xuezhi Duan Zhirong Yang Xinggui Zhou Jing Zhang 《Chinese Chemical Letters》 SCIE CAS CSCD 2023年第4期332-337,共6页
A millimeter scale butterfly-shaped reactor was proposed based on sizing-up strategy and fabricated via femtosecond laser engraving. An improvement of mixing performance and residence time distribution was realized by... A millimeter scale butterfly-shaped reactor was proposed based on sizing-up strategy and fabricated via femtosecond laser engraving. An improvement of mixing performance and residence time distribution was realized by means of contraction and expansion of the reaction channel. The liquid holdup was greatly increased through connection of multiple mixing units. Structure optimization of the reactor was carried out by computational fluid dynamics simulation, from which the effect of reactor internals on mixing and the influence of parallel branching structure on heat transfer were discussed. The UV–vis absorption spectroscopy was used to determine the residence time distribution in the reactor, and characteristic parameters such as skewness and dimensionless variance were obtained. Further, a chained stagnant flow model was proposed to precisely describe the trailing phenomenon caused by fluid stagnation and laminar flow in small scale reactors, which enables a better fit for the experimental results of the asymmetric residence time distribution. In addition, the heat transfer performance of the reactor was investigated, and the overall heat transfer coefficient was 110–600 W m^(-2)K-1in the flow rate range of 10–40 m L/min. 展开更多
关键词 Millimeter scale reactor Computational fluid dynamics Residence time distribution Chained stagnant flow model Overall heat transfer coefficient
原文传递
干式空心电抗器空间磁场缩比试验与模型简化 被引量:12
6
作者 邹亮 宫攀 +2 位作者 张黎 赵彤 李庆民 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1675-1682,共8页
干式空心电抗器的空间磁场已成为变电站内电磁污染的主要来源,为此,基于缩比试验法对其分布特性给出准确预测。首先,总结了空心电抗器各参数的理论缩比准则,并在保持空间磁场磁感应强度不变的前提下,针对3种典型情况提出相应的修正策略... 干式空心电抗器的空间磁场已成为变电站内电磁污染的主要来源,为此,基于缩比试验法对其分布特性给出准确预测。首先,总结了空心电抗器各参数的理论缩比准则,并在保持空间磁场磁感应强度不变的前提下,针对3种典型情况提出相应的修正策略;据此,测量1/2尺寸和1/6尺寸2种缩比系数空心电抗器模型的轴向和径向磁场分布,所得结果与原尺寸模型对应位置的数值基本相符,验证了缩比准则的有效性和缩比试验的等价性;为进一步简化预测过程,提出了由单环、双环和3环载流导体构成的共6种简化缩比模型。试验证明双环简化模型结构1的精确度最高,此时圆环形载流导体与空心电抗器底面的轴向距离为电抗器高度的1/3和2/3。 展开更多
关键词 空心电抗器 空间磁场 缩比系数 缩比准则 缩比试验法 简化模型
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热管堆固态堆芯三维核热力耦合方法与分析 被引量:6
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作者 柴晓明 马誉高 +7 位作者 韩文斌 谢碧衡 刘旻昀 余红星 黄善仿 刘余 杨韵佳 徐青蓝 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期189-195,共7页
有别于传统堆芯,热管冷却反应堆(简称热管堆)固态堆芯具有高温热膨胀效应,该特性产生了中子物理/热工/力学(简称核热力)相互耦合的效应。本文根据固态堆芯热膨胀反应性反馈机制与热管传热过程,建立固态堆芯三维动态几何的核热力耦合方... 有别于传统堆芯,热管冷却反应堆(简称热管堆)固态堆芯具有高温热膨胀效应,该特性产生了中子物理/热工/力学(简称核热力)相互耦合的效应。本文根据固态堆芯热膨胀反应性反馈机制与热管传热过程,建立固态堆芯三维动态几何的核热力耦合方法。应用核热力耦合方法,对KRUSTY热管堆进行稳态分析。结果表明,正常工况下,堆芯从冷态到热态变化过程中,核热力反应性反馈约为-850 pcm,其中堆芯热膨胀效应约占总反馈的90%。核热力耦合分析表明,热膨胀效应是固态堆芯负反馈与自稳调节的主导效应,但另一方面,显著的热应力将威胁堆芯完整性从而影响反应堆安全。在热管堆的设计和运行过程中应重点关注固态堆芯材料的力学性能。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆 核热力耦合 热管模型
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中国先进研究堆全堆芯流致振动及流量分配试验研究 被引量:7
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作者 喻丹萍 蒋贤国 +3 位作者 张建伟 杨杰 马建中 胡永陶 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S2期711-714,共4页
由于设计和安全评价的需要,对中国先进研究堆(CARR)进行了1∶1全堆芯的流致振动和流量分配试验研究。文章分别介绍了流致振动和流量分配试验研究的技术路线、模型的设计、试验研究的内容、试验方法、试验结果分析和得到的结论等。试验... 由于设计和安全评价的需要,对中国先进研究堆(CARR)进行了1∶1全堆芯的流致振动和流量分配试验研究。文章分别介绍了流致振动和流量分配试验研究的技术路线、模型的设计、试验研究的内容、试验方法、试验结果分析和得到的结论等。试验中发现了结构设计的部分问题,设计方根据试验结果改进和优化了最终设计。试验验证了CARR堆内部件和堆芯的设计,为CARR工程通过安全审评提供了依据。 展开更多
关键词 中国先进研究堆全堆芯 1∶1模型试验 流致振动 流量分配
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用于核电推进的30 kWe反应堆电源堆芯设计 被引量:5
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作者 高剑 郭键 赵守智 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期347-352,共6页
核电推进(NEP)堆芯采用液态金属冷却,根据冷却方式的不同,设计了回路堆和热管堆两种堆型备选,并采用蒙特卡罗方法的MCNP程序对其有效增殖因子、功率分布等堆芯物理参数进行了计算,最后从两种堆型固有特点出发分析其优缺点。提出了临界... 核电推进(NEP)堆芯采用液态金属冷却,根据冷却方式的不同,设计了回路堆和热管堆两种堆型备选,并采用蒙特卡罗方法的MCNP程序对其有效增殖因子、功率分布等堆芯物理参数进行了计算,最后从两种堆型固有特点出发分析其优缺点。提出了临界安全设计的两种优化方向,列出了反应堆可能面临的特殊临界安全问题并做了理论分析和计算,最终通过合理布置谱移吸收体(SSA)材料的位置解决了特殊临界安全问题。计算结果表明两种堆芯设计满足物理和热工设计要求。 展开更多
关键词 回路堆 热管堆 堆芯物理参数 临界安全 谱移吸收体
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全压堆芯补水箱内饱和蒸汽凝结特性分析及数值模拟 被引量:3
10
作者 李夔宁 彭云康 +2 位作者 童明伟 谭曙时 童庆明 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期331-336,共6页
基于对全压堆芯非能动注水系统中饱和闪蒸蒸汽在补水箱 (CMT)深度过冷厚筒壁和液面层凝结特性的分析,引入液相导热系数倍增因子和均温混合液层来反映汽流冲入 CMT上部液层对蒸汽直接接触凝结过程的强化作用,进而提出了相应的传热简化... 基于对全压堆芯非能动注水系统中饱和闪蒸蒸汽在补水箱 (CMT)深度过冷厚筒壁和液面层凝结特性的分析,引入液相导热系数倍增因子和均温混合液层来反映汽流冲入 CMT上部液层对蒸汽直接接触凝结过程的强化作用,进而提出了相应的传热简化模型。借助数值模拟方法,初步预测了不同工况下 CMT中各时刻闪蒸蒸汽的凝结率,并与试验结果进行了比较。 展开更多
关键词 全压堆芯 补水箱 蒸汽凝结 特性分析 数值模拟 压水堆 闪蒸蒸汽
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反应器-换热器网络的PI-多模型动态矩阵控制 被引量:1
11
作者 杨辉 杨马英 邬芬 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1470-1478,共9页
针对反应器-换热器网络动态特性在时间上的多尺度特性,应用奇异摄动法得到它在两个不同时间尺度上的子模型:快时间尺度上的能量平衡模型、慢时间尺度上的物料平衡模型。同时,考虑到反应器-换热器网络非线性特性、存在噪声干扰、参数扰... 针对反应器-换热器网络动态特性在时间上的多尺度特性,应用奇异摄动法得到它在两个不同时间尺度上的子模型:快时间尺度上的能量平衡模型、慢时间尺度上的物料平衡模型。同时,考虑到反应器-换热器网络非线性特性、存在噪声干扰、参数扰动等模型不确定性,快、慢时间尺度子模型分别采用PI控制、多模型动态矩阵控制。最后,通过与快、慢时间尺度子模型分别采用PI控制、动态输出反馈控制的控制策略的仿真效果比较,表明本文中的控制策略在克服噪声、参数扰动方面具有一定优势。 展开更多
关键词 反应器-换热器网络 多时间尺度 奇异摄动法 多模型动态矩阵控制 动态输出反馈控制
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静默式海洋热管堆堆芯三维热力耦合研究 被引量:1
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作者 刘博 高新力 +3 位作者 刘利民 丛腾龙 肖瑶 顾汉洋 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1222-1233,共12页
热管冷却反应堆的固态堆芯属性使得热管堆的热膨胀效应较为显著,其堆芯传热与结构力学特性耦合的特点与传统堆芯存在较大差异。为针对静默式海洋热管冷却反应堆NUclear Silence ThermoElectric Reactor(NUSTER)的堆芯设计方案进行优化... 热管冷却反应堆的固态堆芯属性使得热管堆的热膨胀效应较为显著,其堆芯传热与结构力学特性耦合的特点与传统堆芯存在较大差异。为针对静默式海洋热管冷却反应堆NUclear Silence ThermoElectric Reactor(NUSTER)的堆芯设计方案进行优化和安全评估,研究采用完全热力耦合的分析方法,应用有限元分析软件ABAQUS针对NUSTER堆芯功率密度最高的发热单元开展热、力学及安全特性分析。结果表明堆芯组件间气隙等参数设计对堆芯温度、应力场有较大影响;与本文提出的热管堆堆芯安全限值相比,NUSTER堆芯设计的热、力学特征参数均具有较大安全裕量。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆 热力耦合分析 安全评估
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热管反应堆堆芯缩比模块瞬态特性分析 被引量:1
13
作者 孙兴昂 郭自翼 +2 位作者 刘碧帆 周湛钊 柴翔 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1766-1772,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 热管反应堆堆芯缩比模块 点堆模型 核热耦合 仿真实验 热惯性
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熔盐堆热管式非能动余热排出系统建模及程序开发
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作者 刘明皓 张玉龙 +6 位作者 王成龙 张大林 秋穗正 李毅 尹莎莎 刘航 杨红发 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2353-2361,共9页
热管式非能动余热排出系统(HP-PRHRS)概念设计可有效提升熔盐堆非能动安全特性。基于HP-PRHRS结构和熔盐堆运行特点,建立了一套较为完整的数学物理模型,涵盖了熔盐堆堆芯物理热工耦合、高温热管和HP-PRHRS运行等。采用上述模型开发了HP-... 热管式非能动余热排出系统(HP-PRHRS)概念设计可有效提升熔盐堆非能动安全特性。基于HP-PRHRS结构和熔盐堆运行特点,建立了一套较为完整的数学物理模型,涵盖了熔盐堆堆芯物理热工耦合、高温热管和HP-PRHRS运行等。采用上述模型开发了HP-PRHRS分析程序PRAC,利用MSRE基准题和瞬态实验数据进行了对比验证。结果表明:PRAC程序计算值与基准题和实验结果吻合良好,证明了模型和程序的准确性。HP-PRHRS模型和PRAC程序能为后续开展HP-PRHRS深入设计提供模型和软件基础。 展开更多
关键词 熔盐堆 非能动余热排出系统 高温热管 系统建模
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5 MWt微型热管反应堆堆芯初步概念设计方案及热分析
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作者 康小亚 李华琪 +3 位作者 陈森 李达 田晓艳 朱磊 《现代应用物理》 2022年第2期65-74,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 微型热管反应堆 堆芯概念设计方案 热分析
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基于蒙特卡罗程序的热管微堆少群截面制作方法研究 被引量:1
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作者 肖鹏 罗琦 +4 位作者 夏榜样 姚栋 周亚婧 方超 秦天骄 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期266-274,共9页
为了提高热管微堆物理计算效率,基于栅元均匀化-堆芯输运计算两步法,从各向异性散射、燃料均匀化模型、泄漏修正、能群结构等方面,开展了基于蒙特卡罗程序的热管微堆输运计算所需少群截面制作方法研究。数值结果表明:采用输运修正、泄... 为了提高热管微堆物理计算效率,基于栅元均匀化-堆芯输运计算两步法,从各向异性散射、燃料均匀化模型、泄漏修正、能群结构等方面,开展了基于蒙特卡罗程序的热管微堆输运计算所需少群截面制作方法研究。数值结果表明:采用输运修正、泄漏修正等方法,并且外围燃料采用专门的“燃料-反射层”均匀化模型,两步法计算得到的有效增殖因子(k_(eff))偏差小于100pcm(1pcm=10^(−5)),功率分布偏差小于3%,控制鼓总价值偏差小于5%,且堆芯输运计算代价比蒙特卡罗一步法全堆计算小2个量级。因此,本文研究的栅元均匀化-堆芯输运两步法满足工程设计的精度要求,同时大幅提高了热管微堆物理计算效率。 展开更多
关键词 少群截面生成 蒙特卡罗 堆芯输运 热管微堆
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热管堆堆芯基体结构高温力学行为分析
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作者 田俊 苏东川 +4 位作者 李辉 熊夫睿 刘长军 毕鹏华 谈建平 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期217-221,共5页
为研究热管堆堆芯基体结构高温下的热应力失效行为,以简化的多孔基体结构为研究对象,结合Megapower 5 MW(热功率)热管堆的设计参数,制定了正常工况和异常工况2种工况下的高温试验方案,其中异常工况考虑了单根热管失效。宏观检测结果显... 为研究热管堆堆芯基体结构高温下的热应力失效行为,以简化的多孔基体结构为研究对象,结合Megapower 5 MW(热功率)热管堆的设计参数,制定了正常工况和异常工况2种工况下的高温试验方案,其中异常工况考虑了单根热管失效。宏观检测结果显示基体结构未发生明显的变形与失效,结合数值分析方法获得了基体结构在2种工况条件下的温度分布和应力-应变响应,进一步说明了在试验条件下基体结构并不会发生静强度失效和塑性垮塌失效。本研究为明确热管堆堆芯基体结构的强度设计准则奠定了基础。 展开更多
关键词 热管堆 堆芯基体 高温 力学分析
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多用途热管堆原型样机概念设计及堆芯物理分析
18
作者 李潘潇 张智鹏 +3 位作者 王成龙 张大林 秋穗正 苏光辉 《核动力工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第S02期133-139,共7页
为了验证多用途小型热管反应堆核动力技术的可行性,设计了一个多用途热管堆核电源系统一体化集成实验装置。该实验装置利用高温钾热管实现堆芯冷却及能量传输过程,利用斯特林热机及方钴矿热电片实现动态及静态热电转换过程,本文通过蒙... 为了验证多用途小型热管反应堆核动力技术的可行性,设计了一个多用途热管堆核电源系统一体化集成实验装置。该实验装置利用高温钾热管实现堆芯冷却及能量传输过程,利用斯特林热机及方钴矿热电片实现动态及静态热电转换过程,本文通过蒙特卡洛程序MCNP完成样机堆芯物理设计,为热管堆原型样机落成提供技术支持。验证结果表明:选用富集度为80%的UN燃料可以满足设计需求;堆芯中子呈快中子谱分布;当2个以上的B4C毒物朝向堆内,反应堆即可实现安全停堆;堆芯功率峰因子为1.37。该研究可为热管堆原型样机带核试验提供参考依据。 展开更多
关键词 热管反应堆 原型样机 概念设计 堆芯物理计算
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NUSTER-100电功率串级控制方法研究
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作者 蒲松茂 黄嘉俊 +1 位作者 孙培伟 魏新宇 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期154-162,共9页
热管冷却反应堆(简称热管堆)采用固态堆设计理念,通过热管非能动方式导出堆芯热量,具有结构简单紧凑、安全性高、噪音低、工作时间长的优势。本文以100 kW静默式热管堆(NUSTER-100)为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建了非线性动态... 热管冷却反应堆(简称热管堆)采用固态堆设计理念,通过热管非能动方式导出堆芯热量,具有结构简单紧凑、安全性高、噪音低、工作时间长的优势。本文以100 kW静默式热管堆(NUSTER-100)为研究对象,基于MATLAB/Simulink平台搭建了非线性动态模型,根据微扰理论获得了传递函数模型。基于动态特性分析,提出电功率串级控制方法,其中内环为核功率调节,外环为电功率控制。以反应性与核功率、核功率与电功率之间的传递函数为基础,设计了电功率串级控制系统,并采用增益调度解决其非线性问题。采用典型工况进行控制性能仿真验证,仿真结果表明,所设计的串级控制系统满足控制性能要求,可以实现反应堆的安全可靠运行。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆 串级控制 传递函数 动态模型 增益调度
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5×5花瓣形燃料棒组件内过冷沸腾流动与换热特性数值研究
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作者 蔡伟华 黄泽全 +3 位作者 张文超 韦徵圣 崔军 金光远 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期71-79,共9页
使用欧拉两流体模型和伦斯勒理工学院(RPI)壁面沸腾模型并考虑燃料棒组件内流固耦合传热,探究了5×5花瓣形燃料棒组件在均匀体积热源条件下的过冷沸腾流动与换热特性,分析了不同子通道内的速度场、温度场、空泡份额分布以及换热系... 使用欧拉两流体模型和伦斯勒理工学院(RPI)壁面沸腾模型并考虑燃料棒组件内流固耦合传热,探究了5×5花瓣形燃料棒组件在均匀体积热源条件下的过冷沸腾流动与换热特性,分析了不同子通道内的速度场、温度场、空泡份额分布以及换热系数分布规律等。研究发现,棒束通道内二次流强度沿轴向呈周期性波动变化;过冷沸腾工况下花瓣形燃料组件内空泡份额峰值出现在靠近出口处,汽泡主要在燃料棒内凹弧处产生,呈逆时针偏心分布,且角子通道的汽相体积份额明显大于中心子通道;在本文模拟工况下,芯块最高温度达到657.9 K,沿轴向燃料棒芯块高温区面积逐渐增大,且角子通道的冷却剂温度高于边子通道,中心子通道冷却剂平均温度最低,各子通道的换热系数沿轴向呈周期性波动。 展开更多
关键词 小型核反应堆 花瓣形燃料棒 过冷沸腾 壁面沸腾模型 流固耦合传热
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