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面向微型堆多物理耦合的MCNP连续型热中子截面在线产生技术
1
作者 王立鹏 邹璟杰 +4 位作者 赵若修 曹璐 姜夺玉 胡田亮 刘仕倡 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期137-145,共9页
微型反应堆在运行过程中具有紧密耦合的核热力响应特征,温度分布具有较强的不均匀性,当堆芯温度发生变化时,需要在线生成不同温度的反应截面,以达到快速模拟截面温度反馈的效果。MCNP的在线多普勒展宽使用较为普遍,但是它只针对可分辨... 微型反应堆在运行过程中具有紧密耦合的核热力响应特征,温度分布具有较强的不均匀性,当堆芯温度发生变化时,需要在线生成不同温度的反应截面,以达到快速模拟截面温度反馈的效果。MCNP的在线多普勒展宽使用较为普遍,但是它只针对可分辨共振区,对于热谱型反应堆,无法在线考虑热中子散射截面受温度的影响,为此,本文进行了基于统计学抽样MCNP连续型热中子散射截面在线计算功能的开发,针对耐高温慢化剂材料ZrH_(x)中的H开展了在线多温度点截面的计算研究,对比了离散和连续型热中子散射截面差异,完成了TRIGA和TOPAZ反应堆有效增值因数(k_(eff))的宏观验证,并将其功能应用到非结构网格MCNP与ABAQUS铀氢锆燃料单栅元核热耦合分析中。结果表明,开发的MCNP在线热中子截面计算产生的k_(eff)与采用NJOY离线库计算的k_(eff)较为一致,结合MCNP的非结构网格输运功能,可以精细考虑慢化剂材料不同位置的温度反馈效应,为微型固态堆高效的多物理耦合计算奠定重要的基础。 展开更多
关键词 MCNP 连续型热中子截面 在线产生 非结构网格蒙卡 多物理耦合 有效增值因数
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快堆多群截面处理程序MGGC2.0的验证与确认
2
作者 马续波 马隆霄 +2 位作者 马旭东 张腾 陈相 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第7期133-140,共8页
基于多群截面的确定论计算方法一直都是反应堆工程设计的重要方法,多群截面精度直接影响着反应堆物理计算的精度。为了产生快堆高精度的截面数据,华北电力大学开发了高精度截面处理程序MGGC2.0,对该程序进行了基准验证和确认。基于ENDF... 基于多群截面的确定论计算方法一直都是反应堆工程设计的重要方法,多群截面精度直接影响着反应堆物理计算的精度。为了产生快堆高精度的截面数据,华北电力大学开发了高精度截面处理程序MGGC2.0,对该程序进行了基准验证和确认。基于ENDF/B-Ⅶ.1库计算无限大均匀混合介质UO_(2)、MOX、U-TRUZr燃料,将MGGC2.0与MCNP产生的宏观截面对比验证,验证了程序产生多群截面的精度,超细群宏观多群总截面与MCNP的参考解的相对偏差基本在5%以内。然后对俄罗斯快堆实验BFS97-1进行了计算,提出了针对多种燃料排布形式的燃料少群截面均匀化方法,利用MGGC2.0的碰撞概率法计算了燃料的少群截面数据,利用DIF3D程序进行堆芯计算,同时还对比了不同截面均匀化方法的结果。研究结果表明:对于BFS97-1,如果直接采用临界搜索产生的截面,DIF3D计算的有效增殖因数(k_(eff))结果与MCNP计算的k_(eff)的绝对偏差为2.541×10^(−2),通过改进燃料轴向不均匀计算方法,使得偏差降到了5.0×10^(−4)以下。针对BFS97-1、BFS97-2、BFS97-5和BFS97-6的计算结果与MCNP结果的偏差都在3.0×10^(−3)以内,验证了程序产生多群和少群截面具有较高精度,可以满足工程设计要求。 展开更多
关键词 多群截面 MGGC2.0 一维均匀化方法 BFS实验基准题 快堆
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铁素体/马氏体钢在氧饱和LBE中的腐蚀和小样品拉伸行为
3
作者 李世江 龚翱翔 +4 位作者 孙璐 马雁 秦博 龙斌 佟振峰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第1期142-150,共9页
铁素体/马氏体(F/M)钢有望作为结构材料应用于铅冷快堆。但是,其与铅铋共晶(LBE)合金的相容性成为必须克服的难题。为研究F/M钢在高温氧饱和LBE中的相容性,采用慢应变速率拉伸试验和腐蚀试验在不同温度的LBE中对HT9钢的拉伸和腐蚀行为... 铁素体/马氏体(F/M)钢有望作为结构材料应用于铅冷快堆。但是,其与铅铋共晶(LBE)合金的相容性成为必须克服的难题。为研究F/M钢在高温氧饱和LBE中的相容性,采用慢应变速率拉伸试验和腐蚀试验在不同温度的LBE中对HT9钢的拉伸和腐蚀行为进行研究。通过多尺度复合表征技术对拉伸断口和腐蚀后的形貌及微观结构进行观测和标定。结果发现:350℃时HT9钢的断后伸长率为11.6%,表现出对LBE的高度脆化敏感;当温度继续升高到450~550℃时,材料的断裂模式由脆性断裂转变为塑性断裂。350℃时HT9钢表面氧化层由外磁铁矿和内铬铁矿尖晶石双重氧化层构成;550℃时表面氧化层由外磁铁矿、内铬铁矿及富Cr的IOZ三重氧化层构成。在应力集中和塑性变形的影响下,疏松的外磁铁矿不具备有效的保护作用,甚至从基体剥落。 展开更多
关键词 铁素体/马氏体钢 HT9钢 铅铋共晶合金 液态金属脆化 液态金属腐蚀 温度 氧化层
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基于三门核电风洞实验的分裂烟团SPUFF模型扩散验证研究
4
作者 陶恒锐 杨力 +5 位作者 王存友 李幻婷 张晓慧 方晟 李新鹏 陈义学 《辐射防护》 北大核心 2025年第5期503-516,共14页
大气扩散模型的性能在不同情景下存在一定的差异性,而通过多情景验证扩散模型对于量化其性能范围非常重要。基于多地形复杂核电厂址——三门核电的多个中性大气下的风洞实验情景,将加州气象模型(CALMET)以及拉格朗日分裂烟团扩散模型(SP... 大气扩散模型的性能在不同情景下存在一定的差异性,而通过多情景验证扩散模型对于量化其性能范围非常重要。基于多地形复杂核电厂址——三门核电的多个中性大气下的风洞实验情景,将加州气象模型(CALMET)以及拉格朗日分裂烟团扩散模型(SPUFF)进行组合,开展了局地尺度扩散模拟。将模拟值与在地面层布置的网络化点位以及独立的中轴线点位的测量值进行了对比,以进一步定性、定量地评估SPUFF在多个扩散情景的性能。评估结果显示,SPUFF在多个情景下的扩散十分充分,有效覆盖了绝大多数测点。同时,烟羽的数值演变与测量值的变化趋势接近,尤其准确再现了中轴线点位的测量值。统计结果表明,SPUFF性能优异,网络化点位以及中轴线点位全部4个统计指标(模拟值在测量值0.5~2倍以内的比例FAC2、比例偏差FB、标准化均方误差NMSE以及标准化绝对差NAD)满足可接受模型条件。其中,网络化点位以及中轴线点位的FAC2数值在全部情景分别达到了良好(0.51以及0.83),而FB则达到了优异(-0.03以及-0.06)。上述结果证明,在中性大气条件下,SPUFF适用于多地形复杂核电厂址下的多个扩散情景,可作为今后早期核应急响应工作的一个重要工具。 展开更多
关键词 复杂地形核电厂址 大气扩散 CALMET SPUFF 烟团分裂 多情景风洞实验评估
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两种大气扩散模型在核电厂址小尺度扩散建模中的对比
5
作者 王朝阳 董信文 +4 位作者 杨力 徐宇涵 方晟 李新鹏 陈义学 《中国环境科学》 北大核心 2025年第7期3667-3680,共14页
对Micro-SWIFT SPRAY(MSS)模型与GPU加速的QES模型(GPU-QES)在复杂核电厂址环境中的小尺度大气扩散性能进行了对比.基于三门核电风洞实验数据,使用两种模型模拟了两种典型风向扩散场景,对比了风场和浓度场预测结果,包括地面水平风场与... 对Micro-SWIFT SPRAY(MSS)模型与GPU加速的QES模型(GPU-QES)在复杂核电厂址环境中的小尺度大气扩散性能进行了对比.基于三门核电风洞实验数据,使用两种模型模拟了两种典型风向扩散场景,对比了风场和浓度场预测结果,包括地面水平风场与浓度场以及垂直风速剖面和浓度剖面.结果表明,GPU-QES在风速预测方面优于MSS,特别是在建筑中间区域,风速低估幅度减少了约53%.此外,GPU-QES生成三维风场的速度是MSS的450倍,能够在4s内生成覆盖9km^(2)区域,包含3500万个网格点的风场数据.在羽流扩散预测中,两种模型均能有效再现高浓度区域,而在低浓度区域,GPU-QES模型的模拟值与真实值的一致性更高.统计分析显示,两种模型均满足了国际可接受模型指标,但GPU-QES在大多数指标上表现出更高的模拟精度,特别是在建筑地面区域,其模拟值在测量值2倍线以内的比例(FAC2)比MSS高出4.5%.此外,由于MSS与GPU-QES在建筑后方扩散行为的差异,将两模型结果取平均后,模拟精度得到了提高(FAC2达到71.8%).另一方面,由于浓度计算方式不同,GPU-QES生成羽流速度比MSS快约48倍.因此,在需要快速且精准预测的核应急响应场景中,GPU-QES相较于MSS显示出更明显的优势. 展开更多
关键词 MSS模型 GPU-QES模型 拉格朗日粒子扩散 风洞实验 3D风场和浓度场预测 小尺度建模
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基于一体化建模的钠冷快堆“栅板联箱-燃料组件”联合体流动与传热特性模拟
6
作者 沈熙昊 张钰浩 +1 位作者 赵海琦 陆道纲 《核科学与工程》 北大核心 2025年第4期598-605,共8页
快堆燃料组件及其下部栅板联箱的流动及传热特性对研究堆芯的流量分配与温度分布极其重要。提出了“栅板联箱-燃料组件”联合体建模思想,采用多面体网格划分策略,开展了不同流量下“栅板联箱-燃料组件”联合体流动与传热特性数值模拟。... 快堆燃料组件及其下部栅板联箱的流动及传热特性对研究堆芯的流量分配与温度分布极其重要。提出了“栅板联箱-燃料组件”联合体建模思想,采用多面体网格划分策略,开展了不同流量下“栅板联箱-燃料组件”联合体流动与传热特性数值模拟。计算结果表明:冷却剂从栅板联箱进入管脚时不同高度的管脚流量不同且存在涡流;通过定义表征横向交混强度的横流系数,发现燃料段截面上的局部峰值速度出现在绕丝和外套管壁面附近区域内,低流量下绕丝促进了冷却剂的横向交混,进而强化了包壳与冷却剂间的传热效果;“栅板联箱-燃料组件”联合体阻力特性变化曲线呈现非线性化的特点。 展开更多
关键词 钠冷快堆 燃料组件 自然循环 阻力特性 传热特性
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地震条件下乏燃料贮存格架对乏燃料水池内晃动行为影响的研究
7
作者 冯芝茂 刘雨 +3 位作者 蔡利建 赵飞 杨建华 陆道纲 《核科学与工程》 北大核心 2025年第2期348-354,共7页
乏燃料水池及乏燃料贮存格架是核电厂乏燃料贮存的关键设施和设备。在地震条件下,乏燃料水池的结构完整性对乏燃料冷却和放射性产物的包容至关重要。为了减小地震载荷,通常采用自由放置式格架,但这种设计可能导致地震时格架的滑动、摇... 乏燃料水池及乏燃料贮存格架是核电厂乏燃料贮存的关键设施和设备。在地震条件下,乏燃料水池的结构完整性对乏燃料冷却和放射性产物的包容至关重要。为了减小地震载荷,通常采用自由放置式格架,但这种设计可能导致地震时格架的滑动、摇摆甚至倾覆,并对乏燃料水池壁面产生附加动压。同时,乏燃料水池中冷却剂的晃动也会对池壁、格架及乏燃料的安全产生不利影响。本文通过乏燃料水池晃动特性缩比实验和数值模拟,验证了数值方法的准确性,并深入研究了含格架乏燃料水池的晃动特性。研究结果不仅提供了乏燃料水池壁面流体载荷的计算方法,还探讨了初始液位高度对乏燃料水池晃动特性的影响。 展开更多
关键词 液体晃动 流固耦合 流体体积(VOF)法 乏燃料水池 乏燃料贮存格架
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气冷快堆核数据敏感性与不确定性研究
8
作者 张梦森 刘仕倡 +3 位作者 周亚婧 张乐瑞 卢迪 王连杰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2222-2232,共11页
核数据作为反应堆物理计算的输入参数,其敏感性和不确定性对堆芯物理计算尤为重要。本文以ALLEGRO、GFR2400气冷快堆为研究对象,使用RMC和MCNP程序分别计算了k_(eff)对ALLEGRO中Pu、U、Re、W等关键核素的敏感性,将不同程序的敏感性计算... 核数据作为反应堆物理计算的输入参数,其敏感性和不确定性对堆芯物理计算尤为重要。本文以ALLEGRO、GFR2400气冷快堆为研究对象,使用RMC和MCNP程序分别计算了k_(eff)对ALLEGRO中Pu、U、Re、W等关键核素的敏感性,将不同程序的敏感性计算结果进行比较,发现除弹性散射外,其余反应截面的敏感性符合很好,验证了RMC在气冷快堆中的敏感性计算能力。使用RMC计算了GFR2400中Pu、U、Re、W等关键核素的敏感性和不确定性,并与公开文献的结果进行比较。结果表明,由于模型的差异,会出现部分核素-反应道的敏感性计算结果偏差较大,但不确定性计算结果符合较好,验证了RMC在气冷快堆中的不确定性计算能力。本文结果验证了RMC在计算核数据敏感性和不确定性上的应用,可为气冷快堆设计与核数据研究提供支持。 展开更多
关键词 气冷快堆 敏感性 不确定性 RMC程序
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采用底部供液强化低液位沸腾传热的仿真研究
9
作者 张愿男 张毓翔 +3 位作者 肖杨 李嘉华 钟达文 陈林 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期116-125,共10页
新型薄液膜沸腾采用独特的底部供液方式,能够实现超过1000 W/cm^(2)的超高热流密度,具有应用于芯片散热等领域的巨大潜力。受到薄液膜沸腾启发,建立了采用底部供液的低液位沸腾传热的仿真模型,模拟研究了液位高度和供液流速对沸腾传热... 新型薄液膜沸腾采用独特的底部供液方式,能够实现超过1000 W/cm^(2)的超高热流密度,具有应用于芯片散热等领域的巨大潜力。受到薄液膜沸腾启发,建立了采用底部供液的低液位沸腾传热的仿真模型,模拟研究了液位高度和供液流速对沸腾传热的影响规律,运用场协同原理分析了底部供液强化低液位沸腾传热的内在机理。计算结果表明:(1)底部供液的冷流体冲破汽泡大幅增强了对流传热;(2)冷流体扰动过热流体层,润湿传热表面,增强了微液层的蒸发强度;(3)底部供液和低液位沸腾实现了汽泡脱离路径和冷却液润湿路径相分离,大大延缓Helmholtz不稳定性现象的出现;(4)随着底部供液流速的增加以及液位高度的降低,低液位沸腾换热性能得到明显增强。 展开更多
关键词 薄液膜沸腾 底部供液 低液位沸腾 强化传热
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基于非结构网格蒙特卡罗的多物理耦合数据传递方法研究
10
作者 李锐 刘仕倡 +2 位作者 王立鹏 王振宇 陈义学 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第6期1217-1225,共9页
针对反应堆多物理耦合过程中的数据传递问题,本文研究非结构网格蒙特卡罗和有限元结合的方法。对于其中的核热力耦合问题,采用RMC与ABAQUS的传热和膨胀模块耦合的方法,并使用Godiva-Ⅰ脉冲堆模型进行验证。计算结果与参考文献对比,峰值... 针对反应堆多物理耦合过程中的数据传递问题,本文研究非结构网格蒙特卡罗和有限元结合的方法。对于其中的核热力耦合问题,采用RMC与ABAQUS的传热和膨胀模块耦合的方法,并使用Godiva-Ⅰ脉冲堆模型进行验证。计算结果与参考文献对比,峰值温度的差异在1 K以内,反应性负反馈的差异为0.87%。对于其中的核热流耦合问题,采用MCNP与ABAQUS的传热和CFD模块耦合的方法,并使用钠冷快堆燃料棒模型进行验证。结果表明,峰值温度与参考文献的结果相差1 K。这两种方法在计算过程中保持了模型的一致性,确保了数据的精确传递,为反应堆多物理耦合分析提供参考。 展开更多
关键词 非结构网格蒙特卡罗 多物理耦合 有限元分析
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基于物理信息约束的神经网络的k_(eff)搜索方法研究
11
作者 孙延鹏 马续波 《核科学与工程》 北大核心 2025年第4期642-650,共9页
基于物理信息约束的神经网络(PINN)是一种将物理方程和机器学习结合的方法,近年来已成为研究热点之一。神经网络的训练是求解中子扩散方程不可或缺的步骤,为提高训练效率,参考源迭代法的思想将解联立方程变换为解多个单群方程,使用多个... 基于物理信息约束的神经网络(PINN)是一种将物理方程和机器学习结合的方法,近年来已成为研究热点之一。神经网络的训练是求解中子扩散方程不可或缺的步骤,为提高训练效率,参考源迭代法的思想将解联立方程变换为解多个单群方程,使用多个神经网络并行训练代替复杂的单一神经网络进行通量密度预测。对于有效增殖系数(k_(eff))搜索中出现的迭代次数多,收敛速度慢等问题,利用方程残差判断系统状态调整方程特征参数实现k_(eff)逐步搜索。在搜索过程中结合边界软约束和硬约束特点,使用边界硬约束扩展搜索范围,利用边界软约束逐步搜索,可以在无外部数据的前提下利用有限的迭代次数,实现高效快速的keff搜索。对上述方法采用了多个算例验证了可行性,计算结果表明,利用合理的训练程序,使用该方法获得数值解具有较好的精度。 展开更多
关键词 神经网络 机器学习 PINN 中子扩散方程 有效增殖系数
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基于粒子群优化BP神经网络的核事故源项反演
12
作者 游清悦 曹博 +3 位作者 彭丁萍 李中昊 缪学伟 陈洲亮 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第3期371-381,共11页
核事故发生后,快速准确地估算源物质的释放速率对于提升核应急响应速度及确保决策的可靠性至关重要。本文选择碘-131(^(131)I)核素的释放速率作为源项反演的目标值,利用课题组开发的放射性核素大气扩散模拟程序RADC生成神经网络训练所... 核事故发生后,快速准确地估算源物质的释放速率对于提升核应急响应速度及确保决策的可靠性至关重要。本文选择碘-131(^(131)I)核素的释放速率作为源项反演的目标值,利用课题组开发的放射性核素大气扩散模拟程序RADC生成神经网络训练所需的数据集。利用Matlab构建了粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化误差反向传播(Back Propagation,BP)神经网络的核事故源项反演模型,同时考虑了粒子群算法中超参数和适应度函数的不同对算法优化性能的影响。结果表明:PSOBP模型源项反演测试结果的平均绝对百分比误差为2.14%,平均绝对误差为0.011437,均方差为0.000685,各个评价指标明显优于BP神经网络,验证了该模型的可行性,有助于快速核应急响应。 展开更多
关键词 源项反演 BP神经网络 粒子群优化 参数优化 适应度函数
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基于贝叶斯神经网络的核事故源项反演研究
13
作者 李中昊 曹博 +3 位作者 彭丁萍 游清悦 缪学伟 陈洲亮 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期780-787,共8页
快速准确地掌握源项信息是核事故后果评价的重要环节,对提升核应急响应速度至关重要。本文建立了基于贝叶斯神经网络(Bayesian Neural Network, BNN)的放射性核素源项反演模型,选择131I的释放速率作为反演源项,使用放射性核素大气扩散程... 快速准确地掌握源项信息是核事故后果评价的重要环节,对提升核应急响应速度至关重要。本文建立了基于贝叶斯神经网络(Bayesian Neural Network, BNN)的放射性核素源项反演模型,选择131I的释放速率作为反演源项,使用放射性核素大气扩散程序RADC模拟生成训练和测试数据。通过五折交叉验证消除了随机划分数据的偶然性偏差,并输出置信区间对模型进行不确定性分析,最后对数据添加不同程度的干扰验证模型的鲁棒性。研究结果表明:五折交叉验证的平均绝对百分比误差为5.49%~5.73%,模型在不同等级噪声的干扰下表现出良好的鲁棒性,BNN输出的置信区间直观展示了模型的高可信度,量化了模型的不确定性。 展开更多
关键词 贝叶斯神经网络 源项反演 五折交叉验证 不确定性分析 鲁棒性
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基于SiPM具有中子伽马甄别性能的快中子探测器研制
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作者 李猛 何锦成 +2 位作者 李雪 张鲁 刘晓波 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第9期1320-1331,共12页
采用6 mm单片硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)分别耦合边长为6 mm、7 mm、8 mm、10 mm的正方体塑料闪烁体,研制了探测器外形长宽均为15 mm×15 mm、高度分别为29.5 mm、30.5 mm、31.5 mm、33.5 mm四种规格的紧凑型中子... 采用6 mm单片硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)分别耦合边长为6 mm、7 mm、8 mm、10 mm的正方体塑料闪烁体,研制了探测器外形长宽均为15 mm×15 mm、高度分别为29.5 mm、30.5 mm、31.5 mm、33.5 mm四种规格的紧凑型中子探测器(简称D06、D07、D08和D10)。采用伽马源标定了探测器的光输出线性和光收集相对效率,D07、D08和D10探测器的光收集效率分别降低为D06探测器的82.15%、70.57%、43.24%。采用^(252)Cf中子源测试了探测器的中子伽马脉冲形状(Pulse Shape Discrimination,PSD)甄别性能,确定了最佳的长门与短门电荷积分区间终点分别为峰后720 ns和峰后160 ns。D06、D07、D08和D10在60 keV~200 keV能量区间内FOM(PSD评价因子)分别为1.28、1.14、1.03、0.80,在200 keV~300 keV能量区间FOM分别为1.60、1.47、1.36、1.07,其PSD分辨效果变差是由于光收集效率降低导致的。D06探测器的PSD分辨能力优于其他文献给出的同类型探测器。 展开更多
关键词 SIPM 塑料闪烁体 脉冲形状分辨 电荷比较法 快中子测量
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反应堆构件活化和剂量计算研究
15
作者 于成龙 王显涛 刘仕倡 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期162-167,共6页
放射性源项调查是反应堆退役制订方案、估算费用和进度及作好辐射防护和应急准备的重要依据。反应堆构件在中子辐照过程中由于中子活化反应会产生大量的放射性核素,其产生的衰变光子是反应堆退役过程中工作人员面临辐射剂量的主要来源... 放射性源项调查是反应堆退役制订方案、估算费用和进度及作好辐射防护和应急准备的重要依据。反应堆构件在中子辐照过程中由于中子活化反应会产生大量的放射性核素,其产生的衰变光子是反应堆退役过程中工作人员面临辐射剂量的主要来源。采用蒙特卡罗粒子输运程序(cosRMC、MCNP)和活化计算程序(DEPTH、ALARA)相结合的方法计算反应堆构件在运行一定时间后产生的放射性核素核子数密度、活度和几个主要构件的辐射剂量率。对比通过两个不同活化程序计算得到的计算结果,相对偏差在可接受范围内,表明了cosRMC的活化计算和剂量率计算功能应用于反应堆退役分析的可靠性和准确性。 展开更多
关键词 反应堆退役 cosRMC ALARA 活化计算 剂量计算
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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
16
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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基于小样品测试氧化物弥散强化HT9钢在650℃下的高温蠕变行为
17
作者 程硕 李世江 +2 位作者 龚翱翔 赵磊 佟振峰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第2期436-443,共8页
氧化物弥散强化钢(ODS)由于其具有较好的高温性能和辐照性能,已成为先进核能系统候选材料。由于其采用粉末冶金的制备工艺,材料多为细晶或超细晶组织。这类细晶材料的高温蠕变行为机制较为复杂,晶粒尺度和弥散强化粒子对蠕变行为的影响... 氧化物弥散强化钢(ODS)由于其具有较好的高温性能和辐照性能,已成为先进核能系统候选材料。由于其采用粉末冶金的制备工艺,材料多为细晶或超细晶组织。这类细晶材料的高温蠕变行为机制较为复杂,晶粒尺度和弥散强化粒子对蠕变行为的影响缺乏深入认识。本文以氧化物弥散强化钢HT9-ODS和参比HT9钢为研究对象,选取典型的快中子反应堆服役温度650℃为实验温度,利用小尺寸样品进行了应力区间为80~180 MPa的蠕变试验。研究了HT9-ODS钢在高温下的蠕变行为,发现在应力高于100 MPa时,弥散颗粒通过钉扎位错使应力集中,高应力条件下的晶界滑动促进裂纹的萌生聚合,晶界滑动起主导作用;在应力降低到80 MPa时,晶界滑动作用下降,弥散颗粒阻碍位错运动,HT9-ODS钢蠕变寿命远长于参比HT9钢。 展开更多
关键词 HT9钢 HT9-ODS钢 氧化物弥散强化 蠕变
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15-15Ti奥氏体不锈钢中D、He、Ne离子辐照损伤的TEM表征
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作者 安瞻 徐驰 +1 位作者 龚翱翔 佟振峰 《材料导报》 北大核心 2025年第6期173-178,共6页
15-15Ti奥氏体不锈钢因优异的力学性能、高温稳定性能、耐腐蚀性能和抗辐照性能而作为商用快堆包壳材料的候选材料之一。目前国内对15-15Ti奥氏体不锈钢的辐照损伤研究仍然较少,且辐照实验多采用较低的辐照剂量,与商用快堆内极高的辐照... 15-15Ti奥氏体不锈钢因优异的力学性能、高温稳定性能、耐腐蚀性能和抗辐照性能而作为商用快堆包壳材料的候选材料之一。目前国内对15-15Ti奥氏体不锈钢的辐照损伤研究仍然较少,且辐照实验多采用较低的辐照剂量,与商用快堆内极高的辐照剂量所对应的实验数据更为欠缺。为探究商用快堆内极高的辐照剂量对15-15Ti奥氏体不锈钢辐照损伤的影响,给15-15Ti奥氏体不锈钢的抗辐照性能研究提供实验数据补充,选用D^(+)、He^(+)以及Ne^(+)对15-15Ti在较高与较低的辐照剂量下进行离子辐照实验,对辐照后样品的微观结构进行了TEM表征,统计分析了位错环、气泡等辐照缺陷的尺寸与密度。结果表明,随着辐照剂量的增加,位错环与空洞的尺寸明显增大,且数密度降低;在晶界与析出物边界附近有明显的空洞聚集现象;纳米压痕实验显示样品有明显的辐照硬化现象。 展开更多
关键词 15-15Ti奥氏体不锈钢 透射电子显微镜 纳米压痕 辐照损伤
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池式钠冷快堆复杂空间内流动与传热特性三维数值模拟研究综述 被引量：2
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作者 张钰浩 赵海琦 +4 位作者 沈熙昊 袁晓晓 宋海洁 陆道纲 隋丹婷 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期271-283,共13页
钠冷快堆是第四代先进核能系统的重要堆型之一。池式钠冷快堆安全裕量大,但结构较为复杂,其堆内一回路循环流动呈多尺度、复杂空间、多路径、三维流动等特点,给池式钠冷快堆计算与实验带来一定困难。近年来,计算流体力学(CFD)的快速发... 钠冷快堆是第四代先进核能系统的重要堆型之一。池式钠冷快堆安全裕量大,但结构较为复杂,其堆内一回路循环流动呈多尺度、复杂空间、多路径、三维流动等特点,给池式钠冷快堆计算与实验带来一定困难。近年来,计算流体力学(CFD)的快速发展为解决上述问题提供了重要技术路径,本文对池式钠冷快堆复杂空间内流动与传热特性三维数值模拟研究进行综述。对于全堆一体化整体计算,获取池式钠冷快堆典型对称/非对称工况下的三维温度场分布及关键热工参数瞬态变化,评价其余热排出能力;对于局部部件或区域精细化计算,获取局部三维流动与传热特征参数,也为全堆一体化计算提供关键输入。相关研究为池式钠冷快堆安全稳定运行及设计优化提供重要支撑。 展开更多
关键词 池式钠冷快堆 池式复杂空间 多路径流动 传热特性 三维数值模拟
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基于“一维系统+三维CFD”耦合方法的快堆非能动余热排出系统自然循环特性的数值模拟 被引量：1
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作者 陆道纲 宋海洁 +3 位作者 郭劲松 赵海琦 张钰浩 隋丹婷 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1833-1843,共11页
池式快堆采用了新型非能动堆内直接余热排出(DRACS)方式,提升了快堆的安全性。目前针对池式快堆自然循环开展的数值模拟研究中,系统程序难以准确预测池内复杂自然循环路径,难以准确模拟池内三维热工水力现象,如果采用三维CFD计算建模及... 池式快堆采用了新型非能动堆内直接余热排出(DRACS)方式,提升了快堆的安全性。目前针对池式快堆自然循环开展的数值模拟研究中,系统程序难以准确预测池内复杂自然循环路径,难以准确模拟池内三维热工水力现象,如果采用三维CFD计算建模及网格划分难度较高,且所需计算资源较大。为此本文开发了“一维系统+三维CFD”耦合方法,用于快堆非能动余热排出系统自然循环特性计算分析。利用日本大型钠回路实验台架(PLANDTL)DRACS自然循环模式对该耦合方法进行验证,稳态工况关键位置参数相对误差小于3%,瞬态工况关键位置参数与实验值变化趋势吻合较好,相对误差小于10%,验证了该耦合方法的适用性和准确性。利用该耦合方法,开展了中国实验快堆(CEFR)自然循环及余热排出特性计算分析,识别了池内自然循环流动路径,揭示了池内温度分层以及盒间流现象。本文方法可为大型钠冷快堆自然循环三维瞬态特性分析提供重要数值方法。 展开更多
关键词 “一维系统+三维CFD”耦合方法 快堆非能动余热排出 自然循环 堆内直接余热排出系统
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