燃料组件下管座增材制造技术研究

由于增材制造技术在提高效率、减小重量、降低体积等方面突出的优势,在核燃料领域得到越来越多研究者的关注。基于增材制造的产品制备与传统工艺存在较大的区别,目前针对核燃料产品的增材制造技术研究系统性有所不足。本文以燃料组件下管座为对象,系统开展了从粉末制备到产品性能检测的增材制造全流程工艺研究:粉末制备采用真空感应熔炼雾化法,增材工艺选用激光选区熔化(SLM)工艺,通过软件开展支撑方案等详细工艺分析,通过固溶热处理和表面处理得到最终下管座产品。对产品性能的测试表明,产品尺寸精度和表面粗糙度良好,流道内壁面的粗糙度略大于流道外壁面;打印材料力学性能较好,x/y方向的强度要高于z方向。

反应堆压力容器C形密封环多因素作用下的密封可靠性研究

反应堆压力容器用C形密封环由三层结构组成,因此有较多的敏感因素对其密封性能产生影响,这些影响因素往往是独立随机变化的,但又对C形密封环密封性能产生共同作用。文章针对上述情况进行多因素作用下的C形密封环密封可靠性分析研究,考虑了对密封性能影响较大的4个影响因素,即压缩量、弹簧截面直径、弹簧丝材直径和中间层厚度,采用高斯分布和拉丁超立方抽样,进行蒙特卡洛法分析。研究表明,目前C形密封环的设计值是满足可靠性要求的;压缩量、弹簧截面直径和弹簧丝材直径对密封可靠性的灵敏度较大,而中间层厚度的灵敏度相对较小。

数字化反应堆耦合架构研究综述

多专业程序耦合是数字化反应堆的主要开发任务之一。为解决多专业程序的耦合技术问题,各国数字化反应堆技术提出了不同的统一耦合架构理念。文章将系统性评估上述数字化反应堆技术路线中的统一耦合架构方案,包括耦合调度方案和数据传递方案,从而尝试为数字化反应堆耦合开发路线制定和具体耦合开发提供参考建议。

空气布雷顿循环系统不同构型参数分析及优化

空气布雷顿循环技术成熟度高,环境适应性强,应用于可移动微小型可电源能量转换系统有待进一步选型设计。该文通过建立闭式空气布雷顿循环系统模型,探究不同循环构型关键参数对系统性能影响规律,并分别以最大循环效率和最大功率密度为目标对不同构型进行参数优化。结果表明,采用级间冷却和再热能提高系统发电效率和(火用)效率,但会增大系统体积,使功率密度下降;以发电效率最大作为优化目标,最优构型是再热间冷回热循环,其发电效率可以达到37.95%,但其功率密度较低,仅为206.9kW/m^(3);以功率密度最大作为优化目标,最优构型是简单回热循环,其功率密度可以达到336.7kW/m^(3),换热器体积仅为4.36m^(3),但其发电效率只有29.4%,低于其他构型。因此,以最大功率密度为目标优化后的简单回热空气布雷顿循环更适合作为可移动微小型核电源能量转换系统应用。

核热推进技术简述

传统化学能推进技术已达到技术瓶颈,太阳能、电能推进技术尚存在转换效率低、工作条件严苛等问题,亟须新的推进技术满足人类对空间探索的需求。核热推进系统具有高比冲、高有效载荷比、长寿命、高环境适应性等显著优点,并且由于其极高的能量密度被认定是未来数十年间最有可能广泛应用于太空探索的能量来源。文章简要介绍了核热推进发展的数十年间所提出的几类主要构想或已有设计,并阐述了核热推进的未来发展趋势。

弹棒事故燃料安全准则研究

核电站的安全性是至关重要的,弹棒事故作为IV类设计基准事故,必须在事故发生后保证核电站仍能到达其安全目标。随着自主化燃料组件的研制,弹棒事故下的燃料安全准则也备受重视。因此本文对反应堆弹棒事故下的典型模拟实验、各国准则以及准则制定方法进行详细研究,为建立弹棒事故下的燃料安全准则提供理论支撑。

全谱系中子学计算程序FSAR的研发进展及其共振方法初步验证

为满足覆盖广域中子能量范围的先进反应堆研发需求,中国核动力研究设计院开发了先进反应堆全谱系中子学计算程序FSAR。FSAR程序是基于确定论两步法计算策略、由二维截面生成计算程序和三维堆芯计算程序组成的中子学计算程序。二维截面生成程序采用超细群条件下的子群方法进行共振自屏效应处理,在共振计算中嵌入特征线方法求解慢化方程以获得精确的共振自屏截面。在截面生成计算中采用特征线方法求解二维组件的中子通量密度,从而获得少群均匀化截面。全谱系先进反应堆中子能量跨度大,不同的中子平均自由程导致了全堆芯局部非均匀性和全局空间耦合效应强烈。为更好地处理上述效应,截面生成计算中采用了超均匀化方法和泄漏修正模型进行均匀化截面修正。堆芯计算程序采用离散纵标法进行三维中子输运计算,采用微观燃耗计算方法模拟堆内全寿期内各核素的消耗和累积。本文采用快谱、中间能谱及热谱条件下的计算问题对FSAR程序共振计算方法进行了初步验证。计算结果表明,对于不同能谱条件下的测试问题,FSAR程序均能够获得与参考解符合较好的有效共振截面,具备良好的全中子能谱共振效应处理能力。

子通道分析软件CORTH的验证与确认方法

子通道分析软件CORTH可以分析一系列子通道在稳态和瞬态工况下的单相流动和两相流动,能够在反应堆热工水力与安全分析领域发挥重要应用。工程设计软件计算结果的可信度很重要,因此需要对CORTH软件进行充分验证与确认。本文介绍了CORTH软件的验证与确认方法,给出了验证与确认的法规要求和关键步骤。核电厂堆芯出口温度分布验证计算结果表明CORTH软件的计算精度较高,能够满足工程设计与分析需求。