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纳米尺度多汽泡成核的沸腾性能研究 被引量:1
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作者 高德扬 孙志远 +1 位作者 刘展位 薄涵亮 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1254-1261,共8页
沸腾是一种多尺度的相变过程,分子动力学是模拟汽泡成核过程、探究微观尺度汽泡行为和换热机理的一个有力工具。本文从汽泡成核过程和表面换热能力的角度定量分析了润湿性及成核点间距对表面性能的影响。发现多个汽泡核之间会相互挤压,... 沸腾是一种多尺度的相变过程,分子动力学是模拟汽泡成核过程、探究微观尺度汽泡行为和换热机理的一个有力工具。本文从汽泡成核过程和表面换热能力的角度定量分析了润湿性及成核点间距对表面性能的影响。发现多个汽泡核之间会相互挤压,导致同时生长的汽泡核尺寸存在差异。随成核点间距D增大,汽核体积增长率有显著提升。注意到亲水性对于成核存在两方面影响,较强的固液相互作用力使亲水性较强的表面上液体吸热更快,但也造成了更难以逾越的势能壁垒。然而整体来看亲水性更强的表面会更早成核。最后,汽核过早聚并导致流体潜热未被充分利用,临界热通量随D的增大而增大,最高可相差19.6%。在亲水性较差的表面上,光滑表面反而会表现出比纳米结构表面更加优越的传热性能。 展开更多
关键词 汽泡成核 沸腾换热 润湿性 纳米结构表面
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基于分子动力学的多孔结构微观沸腾传热性能研究
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作者 邓炜 邹之全 +4 位作者 吴子翔 吴迪 刘紫静 赵鹏程 于涛 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2250-2261,共12页
随着表面加工技术的发展,微纳多孔结构成为沸腾传热领域一个重要的研究对象。为了有针对性地对比分析孔隙材料本征润湿性与多孔结构对固-液界面传热传质的影响,采用分子动力学方法对比研究了纳米泡沫多孔结构与纳米网格多孔结构的微观... 随着表面加工技术的发展,微纳多孔结构成为沸腾传热领域一个重要的研究对象。为了有针对性地对比分析孔隙材料本征润湿性与多孔结构对固-液界面传热传质的影响,采用分子动力学方法对比研究了纳米泡沫多孔结构与纳米网格多孔结构的微观芯吸过程与沸腾过程。在多孔结构不变的条件下,设置了亲水、中性、疏水3种固体本征润湿性。研究发现,更亲水的本征润湿性可以增强毛细作用和持水能力,合理的多孔结构则可以增强渗透作用和增加有效传热面积。两者达到设计平衡时,亲水网格多孔结构的芯吸饱和速度比其余案例快5.6倍以上,亲水泡沫多孔结构的热通量则比其余案例高21%以上。 展开更多
关键词 微观沸腾传热 分子动力学模拟 多孔结构 强化沸腾传热
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氦气填充对冷冻靶温度特性影响的数值研究
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作者 周旭 胡宇鹏 +3 位作者 李明海 徐建国 王易君 毛勇建 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期754-761,共8页
惯性约束聚变冷冻靶制备中,为实现靶丸点火,需将柱腔内低压氦气填充至高压。为解决氦气填充过程中的热物理问题,本文基于CFD数值方法,研究了冷冻靶内流场与靶丸表面温度场随氦气填充速度、温度以及稳态压力的变化规律。结果表明,在填充... 惯性约束聚变冷冻靶制备中,为实现靶丸点火,需将柱腔内低压氦气填充至高压。为解决氦气填充过程中的热物理问题,本文基于CFD数值方法,研究了冷冻靶内流场与靶丸表面温度场随氦气填充速度、温度以及稳态压力的变化规律。结果表明,在填充过程,高温氦气烘烤靶丸南半球,导致其温度明显高于北半球,且改变氦气填充速度对靶丸表面温度的影响远小于对填充温度的。稳态阶段氦气填充压力为10 kPa时,靶丸南北极温度接近,但随着氦气填充压力的升高,自然对流效应加强,导致北极与南极温差不断升高,通过参数分析得到临界填充压力为100 kPa。 展开更多
关键词 冷冻靶 氦气填充 稳态压力 温度特性
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兆瓦级紧凑型热管堆堆芯设计方案研究
4
作者 张智鹏 李潘潇 +5 位作者 张泽秦 王成龙 郭凯伦 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2212-2221,共10页
热管堆是利用热管导热元件的非能动导热特性来冷却堆芯的新型反应堆,兆瓦级紧凑型热管堆具有广泛的应用前景。本文提出并优化了一款高功率的紧凑型热管堆堆芯设计。利用开源蒙特卡罗软件OpenMC进行堆芯物理计算,通过比较反射能力与材料... 热管堆是利用热管导热元件的非能动导热特性来冷却堆芯的新型反应堆,兆瓦级紧凑型热管堆具有广泛的应用前景。本文提出并优化了一款高功率的紧凑型热管堆堆芯设计。利用开源蒙特卡罗软件OpenMC进行堆芯物理计算,通过比较反射能力与材料密度,采用氧化铍作为反射层。选用滑动反射层与控制棒作为反应性控制手段,反应性价值分别为6705 pcm与7698 pcm,反应堆总停堆深度超过10000 pcm,且单个滑动反射层或安全棒卡住的情况下,堆芯能实现一定的停堆深度。为展平功率分布,燃料采用了三区分区布置方案,径向功率峰因子小于1.35。反应堆具有负的燃料多普勒反应性反馈,具有安全裕量。本文方案实现了堆芯的小型化,堆芯总重量小于2 t,满足15 a长寿命的运行需求。热力耦合计算结果表明本文方案满足基体与燃料温度限值要求。本文工作对高功率紧凑型热管堆系统的设计与优化具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 热管堆 概念设计 堆芯物理特性分析
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基于改进热阻网络模型的高温热管运行特性分析
5
作者 蒋顺利 袁德文 +4 位作者 游尔胜 张友佳 黄善仿 崔迎欢 徐建军 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第11期2457-2466,共10页
高温热管是热管堆系统核心传热元件,建立兼顾计算精度与效率的高温热管运行分析模型,对探索堆用高温热管运行特性具有重要意义。本文基于热阻网络与平面前锋模型,构建了改进热阻网络模型,将计算结果与钠热管实验数据进行对比,启动工况... 高温热管是热管堆系统核心传热元件,建立兼顾计算精度与效率的高温热管运行分析模型,对探索堆用高温热管运行特性具有重要意义。本文基于热阻网络与平面前锋模型,构建了改进热阻网络模型,将计算结果与钠热管实验数据进行对比,启动工况相对偏差小于15.6%,稳态工况相对偏差小于2.3%,验证了模型的合理性。开展了高温钠热管在不同工况下的运行特性研究,结果表明,蒸发段热流密度减小、冷却换热系数或冷凝段长度增大,都会使热管启动时间增加,稳态运行温度下降,传热热阻增大,甚至无法完全启动,临界启动功率与冷却换热系数、冷凝段长度基本呈线性关系。本文模型可作为热管系统中高温热管宏观传热快速模拟的工具,计算结果可为高温热管运行方式提供参考。 展开更多
关键词 高温热管 改进热阻网络 运行特性
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钠热管启动过程轴向传热与稳态径向传热特性研究
6
作者 周政 马在勇 +5 位作者 马誉高 吴奇 张卢腾 孙皖 朱隆祥 潘良明 《动力工程学报》 北大核心 2025年第2期165-170,共6页
为定量研究钠热管轴向热阻分布特性及径向传热特性,开展了钠热管启动过程中轴向传热及稳态径向传热实验。结果表明:启动过程中加热功率对轴向传热等效热阻的影响显著,随着功率的增大,其轴向传热等效热阻先减小后趋于平缓;在低倾角工况下... 为定量研究钠热管轴向热阻分布特性及径向传热特性,开展了钠热管启动过程中轴向传热及稳态径向传热实验。结果表明:启动过程中加热功率对轴向传热等效热阻的影响显著,随着功率的增大,其轴向传热等效热阻先减小后趋于平缓;在低倾角工况下,轴向传热等效热阻显著增大,倾角较大时其影响较小;温度在350℃以下时,蒸汽处于自由分子流状态,汽液界面热阻可达10^(-4)(m^(2)·K)/W的量级,而更高温度下的蒸汽处于连续流状态,汽液界面热阻仅为10^(-6)~10^(-5)(m^(2)·K)/W;热管固液界面上存在可能由氧化层导致的传热热阻,量级为10^(-4)(m^(2)·K)/W,在低温下该热阻占热管径向传热总热阻的60%左右,其随温度的升高略有增大,在650℃时可达总热阻的80%。 展开更多
关键词 钠热管 轴向传热 径向传热 热阻
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HDR实验堆压力容器-水平管道系统热分层的大涡模拟
7
作者 高启丹 程钱 +1 位作者 余晓菲 周进雄 《应用力学学报》 北大核心 2025年第5期1148-1154,共7页
热分层现象是导致压水反应堆(pressurized water reactor,PWR)管道系统热疲劳失效的主要原因之一。旨在研究反应堆结构中热分层现象引起的管道结构瞬态热分布特征,确定热疲劳敏感点。参考HDR(Heiss Dampf Reaktor)管道热分层实验,建立... 热分层现象是导致压水反应堆(pressurized water reactor,PWR)管道系统热疲劳失效的主要原因之一。旨在研究反应堆结构中热分层现象引起的管道结构瞬态热分布特征,确定热疲劳敏感点。参考HDR(Heiss Dampf Reaktor)管道热分层实验,建立了含反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)的全尺寸HDR实验堆仿真模型。研究中,流场计算采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)数值方法,以解决大尺度和小尺度的湍流运动对非稳态流动传热过程的影响,耦合固体导热方程,完成了水平管道系统共轭传热分析。结果表明:大涡模拟方法适用于热分层问题研究,对于流场及结构温度分布预测结果与实验数据吻合良好。研究确定了水平管道发生热分层现象时结构温度波动强度最大位置,该点可作为热疲劳分析敏感点。本研究数值模拟方法和分析结果可为压水堆管道系统及设备的结构完整性和安全性评估提供参考。 展开更多
关键词 压水反应堆 热分层 大涡模拟 共轭传热
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压水堆燃料棒污垢沉积层内的多物理场耦合
8
作者 高全燚 丛腾龙 +2 位作者 田洪康 刘茂龙 顾汉洋 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期372-382,共11页
燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个... 燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个二维污垢化学模型。该模型包括沸腾传热、毛细作用流动、组分输运、化学反应和辐照分解等多物理过程,能够合理预测CRUD内的温度、速度和浓度分布。研究结果表明:考虑硼酸挥发过程的情况下,燃料包壳表面温度的预测值更接近WALT实验数据;饱和温度与硼浓缩量密切相关,随着可溶硼在燃料包壳表面浓缩,饱和温度达到峰值619.32 K;CRUD中硼以可溶硼、沉淀硼和吸附硼3种不同形态存在,其中可溶硼占主导,为98.5275%;CRUD底部的pH值显著增加,在一定温度下LiBO_(2)的析出量由pH值决定。本文还分析了厚度、孔隙率、烟囱密度和烟囱半径等污垢几何参数对硼浓缩量和沸腾传热过程的影响,结果可为燃料棒表面污垢多物理场耦合提供一种计算框架,为堆芯轴向功率偏移的预测提供技术支持。 展开更多
关键词 污垢沉积 硼浓缩 多物理场耦合 堆芯功率偏移 化学反应
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燃料包壳破损条件下棒束间距对外逸气泡影响的可视化实验研究
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作者 黎圣康 蔡杰进 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1302-1312,共11页
压水堆燃料包壳破损时释放出裂变气体,其产生的外逸气泡会影响子通道内的流动和传热特性,从而影响核反应堆的安全运行。为探究燃料棒的排布间距对外逸气泡行为的影响规律,本研究采用折射率匹配技术和高速摄像机,对外逸气泡在不同棒束间... 压水堆燃料包壳破损时释放出裂变气体,其产生的外逸气泡会影响子通道内的流动和传热特性,从而影响核反应堆的安全运行。为探究燃料棒的排布间距对外逸气泡行为的影响规律,本研究采用折射率匹配技术和高速摄像机,对外逸气泡在不同棒束间距的上升过程进行了3×3棒束排列的可视化实验研究。研究发现:棒束间距d=14.6 mm时,右侧外逸气泡的角波数最大,水平振幅最小;随着棒束间距d的增大,右侧外逸气泡平均水平偏移量增大,角波数减小;d=14.6~16.6 mm范围内外逸气泡的速度有较大的增幅,约为4.90%~7.48%;前侧外逸气泡较右侧外逸气泡更扁平,气泡倾斜角的变化与水平偏移量的变化呈正相关。现有的阻力系数预测模型并不适用于本实验的外逸气泡,因此提出了符合本实验所有工况的棒束间距与气泡等效直径之比、惯性力和表面张力的阻力预测公式,其预测值和实验值的相对误差都小于20%。 展开更多
关键词 燃料包壳破损 气泡动力学 折射率匹配 棒束通道
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恒压法安全壳泄漏率理论模型的实验验证
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作者 李建发 毕士君 +2 位作者 胡宗文 滑永振 娄泰山 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第5期166-172,共7页
为提高恒压法安全壳泄漏率测量技术的成熟度,评估恒压法安全壳泄漏率理论模型的适用性与可靠性,提出了标况均值法和工况均值法理论分析模型。理论模型的验证须在壳内压力恒定的环境下获取壳内气体参数并计算泄漏率。首先,在自由容积1000... 为提高恒压法安全壳泄漏率测量技术的成熟度,评估恒压法安全壳泄漏率理论模型的适用性与可靠性,提出了标况均值法和工况均值法理论分析模型。理论模型的验证须在壳内压力恒定的环境下获取壳内气体参数并计算泄漏率。首先,在自由容积1000 m^(3)的钢制安全壳模拟体内布置传感器监测壳内气体状态,并在充气管路上设计流量调节装置维持壳内恒压,分别在正压和负压环境下开展实验,探究了应用标况均值法和工况均值法计算安全壳泄漏率的稳定性和一致性。其次,应用恒压法理论模型分析某核电厂压降法试验获取的工程数据,探究了恒压法理论模型对工程尺度安全壳的适用性和对压降法的包容性。研究结果表明:两种恒压法理论模型计算的安全壳泄漏率具有较好的一致性,相对偏差小于±0.2%;工程尺度试验数据分析中恒压法理论模型计算的泄漏率可以达到压降法的精度,两种方法之间相对偏差不足5%,恒压法理论模型可用于分析压降法试验数据。本研究成果可为恒压法安全壳泄漏率测量技术的理论研究和工程应用提供支撑。 展开更多
关键词 安全壳泄漏率 恒压法 测量方法 工况均值法 标况均值法
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基于光线追踪理论的高温球床堆角系数规律研究
11
作者 赵蓬 吴浩 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第9期140-148,共9页
在高温颗粒球床堆芯辐射换热过程中,角系数是辐射换热计算的关键参数。传统数值计算角系数的方法需进行复杂积分运算,且不同几何形状的积分公式各异,计算难度较大。为降低球床颗粒间角系数的计算难度,提出了一种基于光线追踪理论并结合... 在高温颗粒球床堆芯辐射换热过程中,角系数是辐射换热计算的关键参数。传统数值计算角系数的方法需进行复杂积分运算,且不同几何形状的积分公式各异,计算难度较大。为降低球床颗粒间角系数的计算难度,提出了一种基于光线追踪理论并结合颗粒辐射特性的角系数计算模型。该模型无需对颗粒进行建模做离散分析,仅需获取颗粒的坐标信息和半径即可进行计算,极大地简化了计算过程。通过在颗粒相切情况下对比光线追踪与数值结果,当光线密度达到特定值时,二者结果相对误差在1%内。颗粒间辐射主要以中心连线为辐射能量最强处,向四周减少,其变化趋势呈余弦函数。在球床颗粒随机堆积情况下,选取单个颗粒进行分析,发现辐射范围以2倍直径内为主,此时角系数累积超过0.98,颗粒数量在100个以内;在3倍直径范围内,累积角系数超过0.99。 展开更多
关键词 高温球床 辐射传热 光线追踪 角系数 数值解
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丧失厂外电及慢化剂温度反馈对国产先进压水堆卡轴事故影响分析
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作者 贾斌 杜平非 +3 位作者 高远 高新力 乔雪冬 田欣鹭 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第15期6344-6350,共7页
为更好地支持国产先进压水堆核安全审评工作,针对国产先进压水堆卡轴事故开展了计算分析,并研究了丧失厂外电(loss of offsite power,LOOP)假设和慢化剂温度反馈对事故后果的影响。最终得到:①事故过程中得到的反应堆冷却剂系统峰值压... 为更好地支持国产先进压水堆核安全审评工作,针对国产先进压水堆卡轴事故开展了计算分析,并研究了丧失厂外电(loss of offsite power,LOOP)假设和慢化剂温度反馈对事故后果的影响。最终得到:①事故过程中得到的反应堆冷却剂系统峰值压力、热点包壳峰值温度均满足事故验收准则的要求,核电厂最终可达到一个稳定状态;②LOOP假设是保守的一种假设条件,但对于本事故,LOOP假设引起的后果差异都体现在事故中后期,对在事故早期出现的系统压力峰值、最小偏离泡核沸腾比(departure from nucleate boiling ratio,DNBR)和热点包壳峰值温度等主要结果参数不会产生影响,是否引入LOOP假设都可接受;③慢化剂温度反馈的引入是一种不保守的假设条件。然而,在不引入慢化剂温度反馈情况下得到的反应堆冷却剂系统峰值压力、热点包壳峰值温度也均满足事故验收准则的要求,且保有很大裕量。同时,引入慢化剂温度反馈使得计算更接近现实。综上,在本事故中引入慢化剂温度反馈也是可以接受的。 展开更多
关键词 国产先进压水堆 卡轴 丧失厂外电 慢化剂温度反馈
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高温热管碱金属工质的蒸发弯月面区域微观传热特性
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作者 马莎莎 丁圣洁 +3 位作者 刘利民 赵长颖 顾汉洋 龚帅 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期617-627,共11页
为深入理解高温碱金属热管吸液芯内汽液相变的微观传热机理,采用接触线传热模型对不同碱金属工质(钾、钠、锂)的蒸发弯月面区域微观传热特性进行了研究.计算得到了钾、钠、锂在同一饱和汽相压力和壁面过热度下蒸发弯月面区域的液膜厚度... 为深入理解高温碱金属热管吸液芯内汽液相变的微观传热机理,采用接触线传热模型对不同碱金属工质(钾、钠、锂)的蒸发弯月面区域微观传热特性进行了研究.计算得到了钾、钠、锂在同一饱和汽相压力和壁面过热度下蒸发弯月面区域的液膜厚度、接触角、界面温度、热流密度分布等.研究结果表明,由于碱金属工质钾、钠、锂的导热系数远高于水,其微观传热特性与水显著不同;汽液界面蒸发热阻是碱金属工质在三相接触线附近微观区域内主导的传热热阻,钾、钠、锂的微观传热性能依次增强;吸附液膜的厚度、表观接触角和液膜压力梯度均随着壁面过热度的增加而自适应调节,其中吸附液膜厚度降低,表观接触角增加、液膜压力梯度增加.在吸附液层区,分离压力占据主导地位,导致了非蒸发吸附液层的形成;在薄液膜区,分离压力和毛细压力的共同作用提供了补液所需的压力梯度;在本征弯月面区,汽液界面的曲率几乎维持不变,毛细压力占主导. 展开更多
关键词 碱金属 接触线传热模型 蒸发弯月面 微观传热机理
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热管堆单根热管失效事故瞬态数值分析研究 被引量:1
14
作者 韩冶 杨思远 +2 位作者 文青龙 柴宝华 张亚坤 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1920-1929,共10页
热管冷却反应堆(热管堆)如果发生单根热管失效事故,可能会超过热管最大允许温度和功率并出现级联失效。本文以热管堆堆芯为研究对象,通过建立单根热管失效事故瞬态计算模型,利用ANSYS Mechanical APDL程序对不同工况单根热管失效事故进... 热管冷却反应堆(热管堆)如果发生单根热管失效事故,可能会超过热管最大允许温度和功率并出现级联失效。本文以热管堆堆芯为研究对象,通过建立单根热管失效事故瞬态计算模型,利用ANSYS Mechanical APDL程序对不同工况单根热管失效事故进行了瞬态数值分析研究。结果表明:最恶劣工况是处于靠近外围热管失效的工况,基体最高温度为1314.16 K,芯块中心最高温度达到1352.49 K,热管最高工作温度为1149.84 K,均未超出容许工作温度限值,约123 s达到新的稳态;在最恶劣工况下,靠近中心的热管最高功率为83709.87 W,未超出热管传热极限范围,并能顺利达成新的稳态进行工作,不会有整体级联失效的风险。本文结果可为该堆型的设计提供热管失效事故的参考,并为堆芯结构设计奠定基础。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆 热管失效 级联失效 瞬态数值分析
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燃料包壳表面沉积层对汽化核心密度影响的实验研究 被引量:1
15
作者 蔡杰进 胡致平 邓日宁 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期790-800,共11页
燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)... 燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过开展流动沸腾实验对比不同沉积层厚度下的汽化核心密度差异。研究发现,SiO_(2)沉积表面与未沉积表面相比汽化核心密度增大,Koncar模型可较好地预测本实验工况条件下的汽化核心密度。 展开更多
关键词 流动沸腾实验 表面沉积层 汽化核心密度
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钠冷快堆丧失蒸汽发生器模块后的不对称运行工况设计方法研究
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作者 王利霞 王晓坤 +3 位作者 齐少璞 杨军 叶尚尚 刘一哲 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1155-1162,共8页
本文针对典型钠冷快堆,采用钠冷快堆系统分析程序FR-Sdaso对其丧失蒸汽发生器模块后的不对称运行工况进行了分析计算,基于两种流量分配方式及稳态非对称模型,计算得到不同功率水平下的工况特征参数,包括不同环路的功率分配、主热传输系... 本文针对典型钠冷快堆,采用钠冷快堆系统分析程序FR-Sdaso对其丧失蒸汽发生器模块后的不对称运行工况进行了分析计算,基于两种流量分配方式及稳态非对称模型,计算得到不同功率水平下的工况特征参数,包括不同环路的功率分配、主热传输系统节点温度等。通过对比分析,从可接受的最高功率水平、环路的对称性等多方面,对两种流量分配方式的优缺点进行对比总结。研究成果可为钠冷快堆丧失蒸汽发生器模块后的目标运行工况设计方法提供参考。 展开更多
关键词 钠冷快堆 模块式蒸汽发生器 丧失模块 工况设计
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一种简化的高温热管启动模型 被引量:1
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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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小型堆中窄矩形通道自然循环临界热流密度实验研究 被引量:1
18
作者 周涛 陈宁 +3 位作者 姚垚 许鹏 蒋屹 陈娟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期894-901,共8页
针对窄矩形通道在换热过程中有较高功率密度的问题,本文为了解决在小型反应堆中的应用,采用所搭建的小型窄矩形自然循环通道,进行实验研究,并结合BP神经网络方法对实验数据进行预测,分析在不同参数工况下临界热流密度随不同参数的变化... 针对窄矩形通道在换热过程中有较高功率密度的问题,本文为了解决在小型反应堆中的应用,采用所搭建的小型窄矩形自然循环通道,进行实验研究,并结合BP神经网络方法对实验数据进行预测,分析在不同参数工况下临界热流密度随不同参数的变化情况以及不同参数对临界热流密度的影响程度。研究结果表明:质量流量与系统压力对临界热流密度点的影响呈现正相关;出口干度对临界热流密度呈现负相关;且质量流量对临界热流密度的影响程度最大;压力对临界热流密度的影响程度最小。利用相关实验数据,基于影响因素大小,通过BP神经网络方式,建立了适合于自然循环窄通道小堆的模型。BP神经网络算法的预测值与实验值符合良好,误差为10%;Katto模型与实验数据相比误差较大,Zhang公式和拟合公式的误差较小,所建立的临界热流密度模型可作为窄矩形通道自然循环临界热流密度的计算公式。 展开更多
关键词 窄矩形通道 自然循环 临界热流密度 BP神经网络 小堆 出口干度 质量流量 出口温度
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压水堆一回路注锌的热力学与动力学特性 被引量:1
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作者 刘延 刘晓晶 +1 位作者 何辉 张滕飞 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期961-969,共9页
堆芯腐蚀产物沉积会引起垢致功率偏移和垢致局部腐蚀,威胁反应堆的安全性和经济性。根据反应堆运行经验,注锌能有效缓解堆芯腐蚀产物沉积,但锌在一回路中热力学平衡、动力学置换和质量平衡理论尚不清晰。基于此,本文从理论机理和数值计... 堆芯腐蚀产物沉积会引起垢致功率偏移和垢致局部腐蚀,威胁反应堆的安全性和经济性。根据反应堆运行经验,注锌能有效缓解堆芯腐蚀产物沉积,但锌在一回路中热力学平衡、动力学置换和质量平衡理论尚不清晰。基于此,本文从理论机理和数值计算分析的角度分析一回路中锌的平衡与热力学动力学行为。理论分析表明,锌在冷却剂水化学条件下主要以氢氧化锌形式存在,锌对反尖晶石中二价离子的置换能力可以结合锌浓度与水解化学平衡进行求解。数值分析表明,模型预测值与核电站观测值有良好的吻合度,逐步降低注锌量是维持锌浓度在特定最优化范围内的有效手段,注锌有效缓解腐蚀释放的程度可达约50%,注锌后的污垢厚度约为注锌前的42%。本文研究结果能为核反应堆采取最优化注锌技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 注锌技术 锌行为 腐蚀产物 污垢
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基于多物理耦合的高温热管流动传热和力学特性研究 被引量:1
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作者 焦广慧 代丽红 +2 位作者 夏庚磊 王建军 彭敏俊 《原子能科学技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期60-68,共9页
研究高温碱金属热管内工质的流动、传热和力学特性,对热管冷却反应堆的安全具有重要意义。本文采用COMSOL Multiphysics有限元软件构建了高温碱金属热管的多物理耦合模型,针对热管内工质的流动传热特性以及管壁的热膨胀效应进行了数值... 研究高温碱金属热管内工质的流动、传热和力学特性,对热管冷却反应堆的安全具有重要意义。本文采用COMSOL Multiphysics有限元软件构建了高温碱金属热管的多物理耦合模型,针对热管内工质的流动传热特性以及管壁的热膨胀效应进行了数值模拟研究。结果表明:本文模型的计算结果与实验值的相对误差小于1%,可准确模拟高温热管的流动传热特性;在额定功率下,沿轴向的压力梯度和温度梯度较小,说明热管具有较好的等温性,但相比于冷态有最大1.75%的总形变;热管的传输功率提高会显著影响热管内工质的运行状态,同时加大热管的形变量。 展开更多
关键词 碱金属热管 两相流动传热 固体力学 多物理耦合
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