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小型氟盐冷却高温堆燃料元件三维热工流体设计研究
1
作者 丁铜伟 张大林 陈硕 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期588-596,共9页
堆芯内燃料元件最热通道的流动传热特性是反应堆热工设计及安全分析的重要研究对象。针对固有安全一体化小型氟盐冷却高温堆FuSTAR堆芯方案的热工水力设计,本文开展适用于FuSTAR 4种堆芯设计方案的最热通道热工水力特性的三维数值分析... 堆芯内燃料元件最热通道的流动传热特性是反应堆热工设计及安全分析的重要研究对象。针对固有安全一体化小型氟盐冷却高温堆FuSTAR堆芯方案的热工水力设计,本文开展适用于FuSTAR 4种堆芯设计方案的最热通道热工水力特性的三维数值分析。基于候选的堆芯设计方案,将物理计算得到的最热元件线功率分布作为最热通道热工计算能量源项,先后进行温度-热点和速度-压降对比分析。温度-热点对比分析计算结果表明,4种堆芯设计方案热点温度均在温度限值以下,HCF_TRISOC方案热点温度最低,芯块及包壳内、外温差最小、温度分布最均匀,因此具有较好的传热特性,有利于减小热应力。速度-压降对比分析结果表明,HCF_UZr方案具有最大的横流强度和最小的压降,有利于强化换热和节省泵功率。综合上述分析结果,HCF_TRISOC方案具有最优的传热及安全特性,拟选作FuSTAR的燃料元件方案。本文研究结果可为FuSTAR堆芯设计及堆芯方案的选择提供参考依据,为堆芯的进一步优化提供指导。 展开更多
关键词 小型氟盐冷却高温堆 堆芯设计 热通道 螺旋十字燃料
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基于启明星临界实验装置的小型铅堆确定论中子学计算方法研究及验证
2
作者 杨懿宸 郑友琦 +2 位作者 朱庆福 周琦 宁通 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期644-655,共12页
小型铅堆是未来微小型反应堆发展的重要方向,相比传统大型快堆,其堆芯中子能谱分布更加复杂、堆芯几何特殊,给传统快堆确定论中子学分析方法带来挑战。本文针对小型铅堆特点,基于现有SARAX程序建立了新的确定论中子学计算方法和计算模型... 小型铅堆是未来微小型反应堆发展的重要方向,相比传统大型快堆,其堆芯中子能谱分布更加复杂、堆芯几何特殊,给传统快堆确定论中子学分析方法带来挑战。本文针对小型铅堆特点,基于现有SARAX程序建立了新的确定论中子学计算方法和计算模型,并以启明星Ⅱ号铅堆临界实验装置为对象,对不同均匀化截面生成、堆芯临界状态模拟以及特殊控制体截面生成模型进行了对比,利用启明星Ⅱ号的临界实验测量数据进行了新方法的验证与确认。计算结果表明,SARAX程序在小型铅堆中子学计算中可以产生高精度的均匀化截面,堆芯keff与实验值相比误差小于300 pcm,同时提出的控制体截面生成模型可将控制体价值相对误差降低到5%以内。本文建立的中子学计算方法和计算模型针对启明星临界实验装置具有良好的适用性与较高的计算精度。 展开更多
关键词 小型铅堆 中子学计算 均匀化截面生成 验证与确认
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CAP1400数值反应堆系统关键技术研究及示范应用 被引量：6
3
作者 曹良志 邓力 +13 位作者 杨波 刘宙宇 刘鹏 汤春桃 史敦福 陈荣华 田文喜 彭良辉 万承辉 张旻婉 毕光文 费敬然 许晓北 李帆 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期213-225,共13页
本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了p... 本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了pin-by-pin先进子通道分析程序和基于精细网格的燃料棒性能分析程序,以此为基础建立了物理-热工-燃料性能多物理耦合的CAP1400数值反应堆系统。利用国际基准题VERA、AP1000启动物理实验参数对数值反应堆系统进行了验证和确认,并进一步实现了CAP1400大型先进压水堆的启动物理参数、循环模拟分析和部分功率能力分析的示范应用。数值结果表明,所开发的数值反应堆关键分析软件具有很高的计算精度,可直接服务于CAP1400的设计验证、物理启动和运行支持。 展开更多
关键词 CAP1400数值反应堆 确定论 蒙特卡罗 多物理耦合
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多区非平衡汽-气稳压器模型开发与验证
4
作者 朱俊志 屈漕卿 +5 位作者 时维立 杨珏 苟军利 樊杰 方宇坤 黄凯 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期625-633,共9页
先进一体化小堆采用蒸汽-氮气稳压器,其结构简单,具有很好的自稳压能力。为了研究蒸汽-氮气稳压器的热工水力特性,建立了基于多区非平衡状态的蒸汽-氮气稳压器模型。该模型由液区、饱和区和气区3部分组成,每个区进一步均分为多个控制体... 先进一体化小堆采用蒸汽-氮气稳压器,其结构简单,具有很好的自稳压能力。为了研究蒸汽-氮气稳压器的热工水力特性,建立了基于多区非平衡状态的蒸汽-氮气稳压器模型。该模型由液区、饱和区和气区3部分组成,每个区进一步均分为多个控制体。本研究从质量和能量守恒角度描述了稳压器中的重要热工水力学现象:体积蒸发、体积冷凝以及壁面换热等,并提出了控制方程的离散求解方法。通过稳压器升压实验结果对蒸汽-氮气稳压器模型进行了验证,结果表明,在升压阶段,多区非平衡稳压器模型可准确模拟压力响应特性,计算值与实验值相对误差在9%以内;在冷凝降压阶段,由于氮气存在对壁面换热冷凝的影响,导致计算值与实验值误差增大。整体上,多区非平衡稳压器模型能够较好地预测蒸汽-氮气稳压器在瞬态下的压力响应特性,可用于汽-气稳压器稳压特性分析。 展开更多
关键词 汽-气稳压器 多区非平衡 模型开发 验证
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西安脉冲堆^(127)I嬗变计算方法与实验验证
5
作者 王立鹏 江新标 +2 位作者 赵柱民 李雪松 吴宏春 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期233-236,共4页
为了开展129I的热中子嬗变的研究,在西安脉冲堆上开展了127I靶件辐照实验。以探索实验条件,对127I靶件的嬗变率进行了蒙特卡罗计算,并与实验测量值进行了比对。利用NJOY程序,以ENDF/BVII.0库为基础,制作了127I在西安脉冲堆堆芯辐照温度... 为了开展129I的热中子嬗变的研究,在西安脉冲堆上开展了127I靶件辐照实验。以探索实验条件,对127I靶件的嬗变率进行了蒙特卡罗计算,并与实验测量值进行了比对。利用NJOY程序,以ENDF/BVII.0库为基础,制作了127I在西安脉冲堆堆芯辐照温度下的MCNP格式截面库,与MCNP自带库(ENDF/BVI.2)同温度下截面库进行了比较,在不可分辨共振区做了改进,使用新制的截面库,利用MCNP程序对ORI-GEN2数据库中的127I辐射俘获截面进行了修正,结合ORIGEN2程序分析了127I靶件在西安脉冲堆实际辐照后的嬗变率和核素的变化,研究了中子能谱和辐照时间对靶件嬗变计算的影响。使用MCNPX自带的燃耗模块CINDER’90对127I靶件的嬗变情况进行模拟,结果与ORIGEN2基本一致,与实验数值有2%～3%的偏差,主要原因是MCNP计算中子通量密度存在误差。 展开更多
关键词 热中子嬗变 核数据库 MCNP ORIGEN2 CINDER’90
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扩散临界计算中的多重迭代优化技术
6
作者 李云召 吴宏春 +1 位作者 曹良志 郑友琦 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B12期660-663,共4页
核反应堆堆芯中子扩散计算中一般存在至少3重迭代：裂变源迭代、多群散射源迭代和群内迭代。为避免相邻两重迭代之间产生的内层迭代收敛太强会引入多余计算量、收敛太弱会使外层迭代收敛性变差甚至不收敛的问题，本文针对采用带Gauss—S... 核反应堆堆芯中子扩散计算中一般存在至少3重迭代：裂变源迭代、多群散射源迭代和群内迭代。为避免相邻两重迭代之间产生的内层迭代收敛太强会引入多余计算量、收敛太弱会使外层迭代收敛性变差甚至不收敛的问题，本文针对采用带Gauss—Seidel左预处理的多群GMRES算法的变分节块法，设计并验证了一种对大多数问题均适用的多重迭代优化技术，其优化设置多群迭代和群内迭代的收敛准则的基本思想是：相应内层迭代收敛误差限正比于相应外层迭代的误差衰减率。数值计算基于商用压水堆和钠冷快堆选取的两个有代表性的堆芯算例进行，相应的结果表明：该多重迭代优化技术可对多群迭代加速约1～2倍，对群内迭代加速约5～21倍。 展开更多
关键词 核反应堆堆芯计算 多重迭代优化 迭代收敛准则 变分节块法
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难熔高熵合金辐照损伤计算模拟研究进展
7
作者 李靖 张晨 +7 位作者 徐西强 魏峥 张怡卓 SHEHU Adam Ibrahim 张平 苏钲雄 施坦 卢晨阳 《中国材料进展》 北大核心 2025年第1期74-83,123,124,共12页
核能具有高能量密度、零碳排放、可持续性强以及稳定供电等优点,受到了世界各国的广泛关注。然而,关键堆芯材料长时间暴露在高温、高剂量的中子辐照环境下,不可避免地产生各种类型的辐照损伤缺陷,对材料的力学性能及服役寿命提出了严峻... 核能具有高能量密度、零碳排放、可持续性强以及稳定供电等优点,受到了世界各国的广泛关注。然而,关键堆芯材料长时间暴露在高温、高剂量的中子辐照环境下,不可避免地产生各种类型的辐照损伤缺陷,对材料的力学性能及服役寿命提出了严峻的挑战。难熔高熵合金具有较高的熔点、良好的高温力学性能以及抗辐照性能,在先进高温核反应堆结构材料方面具有很大的应用潜力。由于难熔高熵合金的多样性与合金中主元的复杂性,合金中辐照缺陷的基本热力学与动力学性质为目前研究的主要方向,对理解合金抗辐照损伤机理至关重要。目前的研究主要采用第一性原理和分子动力学等原子尺度模拟计算方法,随着研究的深入,在更高空间尺度和更长时间尺度的辐照损伤演化计算研究方面也取得了初步进展。围绕近年来核用难熔高熵合金点缺陷与缺陷团簇能量性质、辐照缺陷的产生与分布、辐照缺陷的扩散与演化3个方面的模拟计算研究进展进行了总结,并在此基础上对核用难熔高熵合金的下一步辐照损伤模拟研究作出展望。 展开更多
关键词 难熔高熵合金 辐照损伤 缺陷行为 第一性原理计算 分子动力学
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科学2#CCD抗辐照性能实验研究
8
作者 赵大磊 吴岳雷 张博平 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期676-679,共4页
介绍了用于辐射成像系统中关键部件科学2#CCD辐照考核实验的方法、实验装置以及该CCD辐照前后成像能力的变化,给出主要性能指标:CCD成像灰度,随辐照时间的变化函数曲线,在线获取了CCD在其辐射工作环境下其性能随时间变化情况。得出有关... 介绍了用于辐射成像系统中关键部件科学2#CCD辐照考核实验的方法、实验装置以及该CCD辐照前后成像能力的变化,给出主要性能指标:CCD成像灰度,随辐照时间的变化函数曲线,在线获取了CCD在其辐射工作环境下其性能随时间变化情况。得出有关CCD抗辐照性能的初步结论。 展开更多
关键词 CCD 辐照老化 中子成像 聚变诊断
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西安脉冲堆满功率运行工况内部始发事件一级概率安全评价 被引量：4
9
作者 王宝生 沈志远 +2 位作者 唐秀欢 朱磊 单建强 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1617-1624,共8页
针对西安脉冲堆(XAPR)2 MW满功率运行工况,建立了内部始发事件一级概率安全评价(PSA)模型,对始发事件识别、事故序列分析及可靠性数据处理等进行了研究。应用小事件树-大故障树方法,在Risk Spectrum平台上完成XAPR堆芯损伤事故序列的定... 针对西安脉冲堆(XAPR)2 MW满功率运行工况,建立了内部始发事件一级概率安全评价(PSA)模型,对始发事件识别、事故序列分析及可靠性数据处理等进行了研究。应用小事件树-大故障树方法,在Risk Spectrum平台上完成XAPR堆芯损伤事故序列的定量分析。结果表明,XAPR内部事件导致的堆芯损伤频率(CDF)为4.14×10^(-6)/(堆·年),对CDF贡献最大的为堆水池堆芯高度处大破口失水事故,支配性事故序列是大破口失水事故后紧急排水系统失效。研究结果证明XAPR具有较高的安全性。 展开更多
关键词 概率安全评价 西安脉冲堆 堆芯损伤频率 可靠性
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NECP-X中基于改进泄漏项分割技术的二维/一维耦合输运方法 被引量：1
10
作者 赵晨 刘宙宇 +1 位作者 曹良志 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1173-1179,共7页
二维/一维耦合输运方法较好地平衡了效率与精度,因此被广泛应用于一步法全堆芯输运计算。二维/一维耦合输运方法中,由于泄漏项在方程右端,导致二维特征线法(MOC)计算时方程右端总源项在迭代过程中可能成为负值,造成迭代发散。本文针对二... 二维/一维耦合输运方法较好地平衡了效率与精度,因此被广泛应用于一步法全堆芯输运计算。二维/一维耦合输运方法中,由于泄漏项在方程右端,导致二维特征线法(MOC)计算时方程右端总源项在迭代过程中可能成为负值,造成迭代发散。本文针对二维/一维耦合输运计算中的负源项问题,提出了一种改进的泄漏项分割方法。新的泄漏项分割方法可在不造成计算精度损失和仅增加有限内存的条件下,显著提高二维/一维耦合输运方法的稳定性。通过强泄漏算例、C5G7基准题、VERA-3A基准题等进行测试,表明该方法对提高二维/一维耦合输运方法稳定性具有显著的效果。 展开更多
关键词 二维/一维耦合输运方法 一步法输运计算 改进的泄漏项分割方法 NECP-X
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西安脉冲堆燃料元件精细燃耗分布的蒙特卡罗方法研究 被引量：1
11
作者 王立鹏 张信一 +1 位作者 江新标 郭和伟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1756-1761,共6页
本文采用RMC模拟计算了西安脉冲堆(XAPR)稳态堆芯第1循环燃料元件的精细燃耗分布情况,根据XAPR运行温度制备了多温度点氢化锆的热化截面,计算了零燃耗下XAPR冷态和热态实验的keff。分别考虑燃料棒径向和轴向空间离散化下温度反馈的结果... 本文采用RMC模拟计算了西安脉冲堆(XAPR)稳态堆芯第1循环燃料元件的精细燃耗分布情况,根据XAPR运行温度制备了多温度点氢化锆的热化截面,计算了零燃耗下XAPR冷态和热态实验的keff。分别考虑燃料棒径向和轴向空间离散化下温度反馈的结果,确定了首循环脉冲堆三维燃耗最深的位置。结果表明,采用燃料棒径向燃耗分区的15EFPD下D5和G14燃料棒燃耗计算结果较径向不分区的结果更接近实验值,RMC应用于XAPR精细燃耗计算具有较高可靠性,可用于脉冲堆物理计算与安全分析工作。 展开更多
关键词 西安脉冲堆 燃耗 蒙特卡罗 RMC
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快堆钠-水蒸汽发生器热工水力稳态综合性能研究 被引量：3
12
作者 肖常志 杨红义 +5 位作者 张大林 沈格宇 秋穗正 路远 张魁 黄源彬 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期328-336,共9页
钠-水直流蒸汽发生器作为分隔钠冷快堆二、三回路的重要屏障,有着非常重要的地位。为分析蒸汽发生器的流动换热特性,西安交通大学搭建了快堆钠-水蒸汽发生器综合性能试验台架,开展了一系列稳态实验,并自主开发了一维两相热工水力设计程... 钠-水直流蒸汽发生器作为分隔钠冷快堆二、三回路的重要屏障,有着非常重要的地位。为分析蒸汽发生器的流动换热特性,西安交通大学搭建了快堆钠-水蒸汽发生器综合性能试验台架,开展了一系列稳态实验,并自主开发了一维两相热工水力设计程序。从稳态实验中选取低功率、中等功率以及满功率5个典型工况开展DeCOSS程序稳态计算。在对实验数据以及计算结果进行归一化处理后,对钠侧轴向温度分布以及蒸发器出口钠侧、水侧出口温度进行对比验证。可发现不同功率工况下,DeCOSS程序计算结果均与实验数据符合良好,验证了蒸汽发生器自主化设计和分析程序的正确性。此外,获取的实验数据也可反之修正DeCOSS程序计算方法,为今后钠-水蒸汽发生器开展相关课题的研究奠定基础。 展开更多
关键词 钠-水蒸汽发生器试验台架 DeCOSS程序 热工水力分析
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核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析研究 被引量：1
13
作者 巫英伟 贺亚男 +3 位作者 章静 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期257-271,共15页
核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具... 核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具有重要意义。本文介绍了西安交通大学核反应堆热工水力研究室开发的核反应堆多维度多物理场耦合有限元分析平台,主要包含热工流体计算模型的开发、燃料性能分析技术的研究以及多物理场耦合框架的建立等工作。在热工流体计算方面,开展了核反应堆系统两相流分析模型和液态金属快堆子通道分析模型研究,开发了系统分析程序NUSAC和子通道分析程序FLARE;在燃料性能分析技术方面,开展了包覆颗粒弥散燃料和板状燃料的性能分析研究,开发了针对多种燃料的燃料性能分析程序BEEs;在多物理场耦合分析方面,搭建了多物理场耦合框架,结合热工水力、中子物理和燃料性能分析程序,实现了核反应堆多物理场耦合的精细分析。本文搭建的核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析平台可为核反应堆系统多维度多物理场耦合高保真数值模拟分析提供有力支持。 展开更多
关键词 多物理场 有限元 系统分析 子通道 燃料性能
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热管冷却反应堆系统研究进展和挑战
14
作者 田文喜 王成龙 +2 位作者 郭凯伦 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期340-354,共15页
热管是一种高效的非能动热量传递元件,热管冷却反应堆核动力系统在多场景特种应用领域具备独特优势。本文概述了热管冷却反应堆特种核动力系统发展情况。首先介绍了热管冷却反应堆概念提出以及在海陆空天等领域的应用场景分析,同时总结... 热管是一种高效的非能动热量传递元件,热管冷却反应堆核动力系统在多场景特种应用领域具备独特优势。本文概述了热管冷却反应堆特种核动力系统发展情况。首先介绍了热管冷却反应堆概念提出以及在海陆空天等领域的应用场景分析,同时总结了国内外典型堆型的发展现状。其次探讨了当前热管冷却反应堆面临的关键技术挑战,包括高性能材料研究、高性能热管研制、高效能量转换技术研究、设计分析技术研究。最后对未来发展趋势进行了分析和展望,强调了整体系统一体化研制、发电器件特性研究以及智能自主控制技术在热管冷却反应堆领域的重要性。本文的系统性总结将推动热管冷却反应堆技术的进一步发展,为未来特种核动力系统的应用提供重要支持。 展开更多
关键词 热管 热管冷却反应堆 特种核动力系统 关键技术挑战
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快中子反应堆堆芯物理分析方法的研究现状与发展建议
15
作者 吴宏春 杨红义 +5 位作者 郑友琦 曹良志 杜夏楠 杨勇 刘一哲 胡赟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期513-527,I0004,共16页
快中子反应堆在核能可持续发展中扮演着重要角色,是各核强国都在致力发展的重点堆型。快堆物理计算是快堆核设计的基础,其计算方法的研究和相应计算程序的开发是快堆理论研究和数值模拟技术发展中极其重要的环节。本文对国内外快堆物理... 快中子反应堆在核能可持续发展中扮演着重要角色,是各核强国都在致力发展的重点堆型。快堆物理计算是快堆核设计的基础,其计算方法的研究和相应计算程序的开发是快堆理论研究和数值模拟技术发展中极其重要的环节。本文对国内外快堆物理计算方法,特别是近20年来的发展变化进行了系统梳理,以对国内外专用和通用快堆物理计算程序的总结为线索,介绍了快堆物理分析理论体系的发展情况,对其中体现出的一致性特点和最近几年发展的趋势进行了分析,并对我国快堆堆芯物理分析方法的发展给出了建议,为我国快堆物理计算理论的进步和自主化的物理分析软件研发提供参考。 展开更多
关键词 快中子反应堆 反应堆物理 堆芯分析方法 软件开发
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高温气冷堆热态功能试验中一回路加热动态特性研究
16
作者 刘俊峰 王成龙 +4 位作者 秋穗正 李文姝 苏光辉 田文喜 马晓珑 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期295-301,共7页
高温气冷堆反应堆压力容器堆内构件由石墨和碳化硼烧结陶瓷材料组成,热态功能试验过程中需对一回路堆内构件进行加热除湿。针对高温气冷堆一回路热试系统特点,采用COMSOL Multiphysics 5.4计算软件构建了压力容器、蒸汽发生器和主氦风... 高温气冷堆反应堆压力容器堆内构件由石墨和碳化硼烧结陶瓷材料组成,热态功能试验过程中需对一回路堆内构件进行加热除湿。针对高温气冷堆一回路热试系统特点,采用COMSOL Multiphysics 5.4计算软件构建了压力容器、蒸汽发生器和主氦风机三维数值模型,并通过示范工程加热试验值验证了模型的可靠性,并获得了一回路加热过程中温度场动态特性。为了解决高温气冷堆示范工程一回路首次加热效率低的问题,提出了将辅助蒸汽通入到蒸汽发生器,并动态调整辅助蒸汽运行参数来加热一回路氦气的方法,结果表明:相较于主氦风机单独加热方式,外加辅助蒸汽热源可节省加热时间约31.3 h,同时可将堆芯最终平衡温度由250℃提高至265℃;在满足运行准则的前提下,更有利于碳砖和石墨堆内构件的除湿。该研究结果为高温气冷堆一回路热试提供了有力支持。 展开更多
关键词 高温气冷堆 主氦风机 辅助蒸汽 一回路加热 仿真试验
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深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX研发及应用
17
作者 吴宏春 贺清明 +6 位作者 曹良志 黄展鹏 郑琪 李捷 秦帅 黄金龙 包彦 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期528-538,共11页
西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战,在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针... 西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战,在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针对km尺度的伽马射线辐射输运问题,提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-下次事件估计器(NEE)耦合方法,该方法能够精确高效地获得km尺度距离处的光子通量密度,计算效率比传统的NEE高6.8倍;针对聚变堆停堆剂量问题,采用粒子输运-燃耗-活化-源项耦合分析方法,获得PF线圈、TF线圈、真空室和偏滤器处停堆剂量随停堆时间的变化;对于点源屏蔽问题,提出首次碰撞源(FCS)-CADIS方法,解决CADIS方法对点源进行源偏倚的局限性,FCS-CADIS方法的计算效率比CADIS方法高2倍。 展开更多
关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运 深穿透 一致性共轭驱动重要性抽样
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基于MOOSE平台液态金属冷却快堆燃料性能分析程序开发 被引量：2
18
作者 邵世豪 刘宙宇 +3 位作者 许晓北 宗育凡 曹良志 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期539-548,共10页
液态金属冷却快堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义,开发适用其的燃料性能分析程序对于快堆的设计与安全分析具有重要意义。本文基于多物理耦合平台MOOSE,开发了燃料性能分析程序LoongCALF,程序面向金属冷却快堆燃料元件。... 液态金属冷却快堆对于我国核能创新发展具有非常重要的战略意义,开发适用其的燃料性能分析程序对于快堆的设计与安全分析具有重要意义。本文基于多物理耦合平台MOOSE,开发了燃料性能分析程序LoongCALF,程序面向金属冷却快堆燃料元件。程序采用有限元方法和JFNK方法,能够求解核反应堆燃料的热-力耦合方程,从而得到温度、应力、应变及裂变气体释放等物理量在空间上的分布及随时间的变化。程序采用模块化设计,适用于芯块材料为UO 2和MOX、包壳材料为1515Ti和HT-9的燃料元件。为验证程序的准确性,设计了两个燃料元件算例,并使用LoongCALF程序与中国原子能科学研究院Fiber-Oxide程序对算例进行对比计算。结果表明,LoongCALF程序能够准确模拟液态金属冷却快堆稳态工况条件下燃料元件内部的燃料行为与关键参数演化。 展开更多
关键词 液态金属冷却快堆 MOOSE 有限元方法 燃料性能分析
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高温钠热管启动传热振荡及热疲劳安全分析 被引量：1
19
作者 张凌义 张智鹏 +4 位作者 王成龙 郭凯伦 田文喜 苏光辉 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1024-1032,共9页
高温热管的启动是复杂的相变及流动过程,若发生传热振荡将造成温度波动,进而影响热管堆运行安全。本文通过实验及仿真方法研究高温钠热管在启动过程中的传热振荡现象及热疲劳后果。在竖直工况中,不同输入热流密度将引起钠蒸发速率变化,... 高温热管的启动是复杂的相变及流动过程,若发生传热振荡将造成温度波动,进而影响热管堆运行安全。本文通过实验及仿真方法研究高温钠热管在启动过程中的传热振荡现象及热疲劳后果。在竖直工况中,不同输入热流密度将引起钠蒸发速率变化,呈现不同振荡特征;热流密度提升时振幅下降,周期缩短;振荡发生时,若输入功率骤降,波形将从锯齿状转变为梯形状;在水平工况中,传热振荡被明显抑制。热管在堆内发生传热振荡时,应力风险区为热管蒸发段内壁中部;异相振荡时相较同相振荡工况应力均值升高,振幅下降,疲劳损伤减轻;当安全因子K低于1.4时热管不存在疲劳失效风险,K达1.4以上后损伤逐渐显著;其中同相工况疲劳损伤最严重,K=1.6时管壁材料疲劳寿命已降低至3.29年。本研究对高温钠热管传热振荡的机理分析及完善热管可靠性评估具有重要意义。 展开更多
关键词 高温钠热管 传热振荡 启动特性 热疲劳
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液态金属冷却快堆子通道分析软件SACOS-LMR研发与工程应用 被引量：1
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作者 王金顺 陈荣华 +4 位作者 朱昕阳 田家豪 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期581-592,共12页
子通道分析方法是反应堆堆芯设计和热工水力分析的重要手段之一,对于我国提出的压水堆-快堆-聚变堆三步走核能发展战略,开发适用于液态金属冷却快堆热工安全分析的子通道分析程序具有重要意义。本文基于西安交通大学热工水力研究室自主... 子通道分析方法是反应堆堆芯设计和热工水力分析的重要手段之一,对于我国提出的压水堆-快堆-聚变堆三步走核能发展战略,开发适用于液态金属冷却快堆热工安全分析的子通道分析程序具有重要意义。本文基于西安交通大学热工水力研究室自主开发的压水堆子通道程序SACOS,通过添加液态金属快堆特有的模型,如绕丝模型、盒间流模型、液态金属对流换热模型等,扩展至适用于液态金属快堆的子通道分析程序SACOS-LMR,该程序具备对液态金属快堆组件开展稳态和瞬态热工水力分析的功能。结合卡尔斯鲁厄开展的37棒钠冷瞬态实验,完成了SACOS-LMR程序的瞬态功能验证。基于验证后的SACOS-LMR程序,对欧洲铅冷快堆(ALFRED)堆芯开展了稳态工况和瞬态事故工况下的热工安全特性分析,计算结果合理,且与同类程序保持一致,表明SACOS-LMR程序可用于液态金属快堆的堆芯设计和热工水力分析研究。 展开更多
关键词 液态金属冷却快堆 堆芯热工水力分析 子通道分析方法 ALFRED
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