检索结果-内蒙古大学图书馆

核动力工程 2022年第6期43卷 217-221页

作者：李文杰夏榜样余红星焦拥军李权孙丹吴裕中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 中国核动力研究设计院核燃料与材料技术重点实验室成都610213

提高中子注量率是高通量研究堆的发展趋势,能够大幅加速反应堆材料研发进程。但若提高中子注量率至10^(16)cm^(−2)·s^(−1)将导致功率密度峰值相较于现有研究堆高数倍,对反应堆和核燃料设计带来许多挑战。为此,本文从中子学、传热... 详细信息

提高中子注量率是高通量研究堆的发展趋势,能够大幅加速反应堆材料研发进程。但若提高中子注量率至10^(16)cm^(−2)·s^(−1)将导致功率密度峰值相较于现有研究堆高数倍,对反应堆和核燃料设计带来许多挑战。为此,本文从中子学、传热、燃料材料堆内行为等方面半定量分析了提高中子注量率对核燃料性能的影响,并提出应对超高通量和功率密度挑战的设计措施,为发展超高通量快中子研究堆燃料设计提供指导。

关键词：超高通量研究堆核燃料传热设计

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燃料棒夹楔状态下芯块与包壳相互作用的三维模拟研究

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核动力工程 2023年第S02期44卷 6-10页

作者：马政卿庞华张坤唐昌兵邬周志严峰邢硕中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

燃料芯块与包壳的相互作用(PCI)是导致包壳破损的原因之一。燃料芯块开裂产生的碎片可能夹在芯块与包壳的间隙,导致夹楔PCI问题。该问题可能致使包壳局部应力超过限值,增加包壳破损风险。为评估夹楔PCI问题对燃料棒性能的影响,基于多物... 详细信息

燃料芯块与包壳的相互作用(PCI)是导致包壳破损的原因之一。燃料芯块开裂产生的碎片可能夹在芯块与包壳的间隙,导致夹楔PCI问题。该问题可能致使包壳局部应力超过限值,增加包壳破损风险。为评估夹楔PCI问题对燃料棒性能的影响,基于多物理耦合有限元平台MOOSE,建立三维有限元燃料元件性能分析方法,综合考虑辐照效应和热力耦合作用,针对单芯块模型完成了夹楔PCI问题的数值模拟计算。结果表明,夹楔PCI问题会改变包壳中的温度分布、应力分布和应变分布,并会增加包壳中的最大Mises应力和等效蠕变应变,增大燃料棒失效风险。

关键词：燃料棒芯块与包壳相互作用(PCI) 夹楔多物理耦合有限元平台(MOOSE)

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高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 110-115页

作者：朱怡儒马誉高张卢腾席治国唐思邈马在勇潘良明张卓华丁书华重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学核工程与核技术系重庆400044 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细... 详细信息

碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细性能的变化规律,结果表明:在低于460℃阶段,吸液芯毛细性能提升有限,这是由于不锈钢表面Cr2O3氧化膜对液钠润湿性影响决定的。温度高于460℃之后,液钠与Cr_(2)O_(3)发生腐蚀反应,吸液芯毛细性能明显增强。且液钠对不锈钢表面氧化膜的破坏是不可逆的,在后续加热周期的温度变化阶段将保持最佳浸润性,吸液芯毛细特性将主要受到表面张力物性的影响,呈现随温度升高吸液芯质量下降的变化趋势。根据毛细理论并结合吸液芯结构建立了吸液芯毛细抽吸模型,降温阶段模型预测吸钠质量与实验值的误差在12%以内。

关键词：高温热管丝网吸液芯液钠毛细特性毛细抽吸模型

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基于机器学习的燃料棒温度分布代理模型构建方法研究

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核动力工程 2023年第S02期44卷 1-5页

作者：刘振海齐飞鹏周毅李垣明李文杰曾未辛勇王浩煜马超中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

为提高大规模燃料棒性能模拟的计算效率,以燃料棒温度预测为例,研究了燃料棒温度分布预测代理模型(简称“代理模型”)的构建方法。以燃料棒性能分析程序COPERNIC的计算结果作为数据源,采用k-means聚类算法筛选代表性的训练数据,训练了4... 详细信息

为提高大规模燃料棒性能模拟的计算效率,以燃料棒温度预测为例,研究了燃料棒温度分布预测代理模型(简称“代理模型”)的构建方法。以燃料棒性能分析程序COPERNIC的计算结果作为数据源,采用k-means聚类算法筛选代表性的训练数据,训练了4个全连接前馈神经网络,分别能够考虑冷却剂流动传热及氧化膜生长影响的包壳外表面温度预测、包壳径向温度分布预测、燃料芯块和包壳间隙变化影响的燃料芯块外表面温度预测、燃料芯块径向温度分布预测。通过这些神经网络的组合,可以根据输入的燃料棒功率史快速预测出燃料棒不同时刻的温度分布。数值试验表明:构建的代理模型相比COPERNIC程序计算速度提升约204倍,同时具有较高精度。在整个数据集上,包壳温度和燃料芯块温度预测的平均偏差分别为0.07℃、0.44℃。

关键词：神经网络燃料棒温度代理模型燃料行为

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摇摆条件下棒束通道流场特性研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 35-39页

作者：齐超李鑫谭思超程坤乔守旭黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室哈尔滨工程大学哈尔滨150001 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

由于海洋条件下反应堆处于非稳态工况,会产生倾斜、摇摆、起伏等运动,这些运动将会在棒束通道中引入额外的惯性力场,对棒束通道中的流场会有额外的影响,因此有必要对摇摆条件下的棒束通道进行研究。本文基于粒子图像测速(PIV)技术开展... 详细信息

由于海洋条件下反应堆处于非稳态工况,会产生倾斜、摇摆、起伏等运动,这些运动将会在棒束通道中引入额外的惯性力场,对棒束通道中的流场会有额外的影响,因此有必要对摇摆条件下的棒束通道进行研究。本文基于粒子图像测速(PIV)技术开展了摇摆条件下节径比为1.326的棒束通道内流场分布特性研究。对比了相同流量条件下稳态工况与瞬态工况下流场分布差异,分析了同一加速度时棒束通道内不同位置的流场分布特征。实验结果表明:摇摆运动对棒束通道中部的影响较小,对通道两侧的影响较大。通道两侧的速度场呈现周期性波动,波形为反相。在流量较低的情况下会出现倒流现象,但定位格架此时对上游并未造成横向速度影响。研究表明摇摆运动引起的流场变化与脉动流引起的流场变化有较大差异,其中脉动流造成的速度场变化是均匀脉动的,而摇摆引起的速度场是在通道两侧呈现反相波动。

关键词：棒束通道摇摆条件粒子图像测速(PIV) 定位格架

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液态铅铋合金湍流普朗特数及RANS模型优选

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核动力工程 2023年第2期44卷 98-103页

作者：邓诗雨卢涛邓坚张喜林朱大欢北京化工大学机电工程学院北京100029 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

工程上常采用RANS湍流模型进行热工水力相关的数值模拟,然而液态铅铋合金(LBE)具有独特的热物性,常规湍流普朗特数模型和RANS湍流模型对其流动与传热模拟的适用性有待研究。为更准确地描述绕丝燃料组件内LBE的流动与换热过程,本文基于... 详细信息

工程上常采用RANS湍流模型进行热工水力相关的数值模拟,然而液态铅铋合金(LBE)具有独特的热物性,常规湍流普朗特数模型和RANS湍流模型对其流动与传热模拟的适用性有待研究。为更准确地描述绕丝燃料组件内LBE的流动与换热过程,本文基于大涡模拟对湍流普朗特数模型和RANS湍流模型进行优选。首先,采用四种湍流普朗特数模型对绕丝燃料组件内LBE的流动与传热过程进行大涡模拟,对比分析实验数据和模拟结果并进行模型优选。基于优选的湍流普朗特数模型,评价RANS湍流模型对LBE数值模拟的适用性和准确性。结果表明,Cheng湍流普朗特数模型和SST k-ω模型对LBE流动与传热模拟的准确性和适用性最高。

关键词：液态铅铋合金(LBE) 大涡模拟湍流普朗特数模型 RANS湍流模型绕丝燃料组件

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多孔弥散微封装燃料元件多场耦合性能分析

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火箭推进 2024年第4期50卷 110-116页

作者：李晨曦李权黄永忠赵波王浩煜刘仕超李垣明陈平中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

高温气冷堆是核热推进的主力候选堆型之一,燃料元件的性能直接决定了反应堆的性能,高温气冷堆的燃料元件形式众多,高安全性的弥散微封装燃料在高温气冷堆中具有极高的应用前景。因此,有必要针对高温气冷堆用弥散微封装燃料开展研究。提... 详细信息

高温气冷堆是核热推进的主力候选堆型之一,燃料元件的性能直接决定了反应堆的性能,高温气冷堆的燃料元件形式众多,高安全性的弥散微封装燃料在高温气冷堆中具有极高的应用前景。因此,有必要针对高温气冷堆用弥散微封装燃料开展研究。提出将TRISO燃料颗粒弥散于SiC基体的多孔弥散微封装燃料的设计方案,并基于有限元分析软件COMSOL建立了三维热流固耦合分析模型,初步实现了该燃料元件性能分析,开展了不同冷却剂流量下的燃料元件热力行为分析。结果表明:流量越高,燃料元件最高温度越低,分别为1 340、1 250、1 180 K,远低于SiC材料熔点,无熔化风险;六棱柱内部的温度分布相对均匀,而六棱柱6个角处的温度分布相对不均匀;基体最大主应力出现在冷却剂流道周围,最大主应力最大值为95.6 MPa,其余位置整体最大主应力较小,最大主应力低于SiC材料断裂强度。

关键词：棱柱型多孔弥散微封装燃料多场耦合

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燃料组件下管座增材制造技术研究

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原子能科学技术 2023年第S01期57卷 238-245页

作者：李权任全耀郑美银段鑫杜思佳邱玺焦拥军李虹波核反应堆系统设计技术重点实验室中国核动力研究设计院四川成都610213 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714

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... 详细信息

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。

关键词：增材制造下管座激光选区融化支撑固溶热处理

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旋向对螺旋管束内铅铋流动传热特性影响的数值模拟研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 57-61页

作者：沈聪刘茂龙程坤刘利民徐子伊顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

螺旋管式直流蒸汽发生器(H-OTSG)被广泛应用于液态金属反应堆的设计中,其中相邻的径向螺旋管束可以布置为同一旋向或相反旋向,不同的旋向策略会影响到蒸汽发生器壳侧的流动行为。为探究不同旋向对螺旋管束中铅铋流动与传热特性的影响,... 详细信息

螺旋管式直流蒸汽发生器(H-OTSG)被广泛应用于液态金属反应堆的设计中,其中相邻的径向螺旋管束可以布置为同一旋向或相反旋向,不同的旋向策略会影响到蒸汽发生器壳侧的流动行为。为探究不同旋向对螺旋管束中铅铋流动与传热特性的影响,采用剪切应力输运(SST k-ω)模型、湍流模型和Kays湍流普朗特数(Prt)模型对其进行数值模拟研究。首先通过现有液态金属横掠棒束实验对数值方法进行了验证;其次建立了同一旋向和交替旋向2种螺旋管束模型,比较了其传热和阻力的差异;最后从流场的角度对产生差异的原因进行了分析。结果表明,交替旋向的螺旋管束中的阻力和传热分别比同一旋向管束高7.1%和4.4%,这是因为交替旋向管束中的速度场更均匀且湍流交混更强。

关键词：螺旋管式直流蒸汽发生器(H-OTSG) 铅铋旋向策略数值模拟

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十字扭转形燃料组件单相及两相压降特性实验研究

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原子能科学技术 2024年第12期58卷 2497-2504页

作者：张琦王浩煜周毅黄永忠郑乐乐李晨曦肖瑶顾汉洋中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室四川成都610213 上海交通大学核科学与工程学院上海200240

为建立十字扭转形燃料组件单相及两相流动条件下的压降预测模型,以对十字扭转形燃料组件的热工水力分析提供模型基础,搭建空气-水实验回路系统对十字扭转形燃料组件的压降特性展开研究。获得了不同条件下的单相阻力系数及两相摩擦乘子分... 详细信息

为建立十字扭转形燃料组件单相及两相流动条件下的压降预测模型,以对十字扭转形燃料组件的热工水力分析提供模型基础,搭建空气-水实验回路系统对十字扭转形燃料组件的压降特性展开研究。获得了不同条件下的单相阻力系数及两相摩擦乘子分布,分析了经典压降预测模型对十字扭转形燃料组件的适用性。研究结果表明,十字扭转形燃料组件转捩区的单相阻力系数分布曲线较为平滑,无明显拐点。十字扭转形燃料组件的两相摩擦乘子高于圆管和光棒组件的两相摩擦乘子,并且随液相质量流速的增加而减小。提出十字扭转形燃料组件单相阻力系数和两相摩擦乘子的预测模型,新模型的预测偏差在6.4%以内。因此,本研究建立的数学预测方法能够用于十字扭转形燃料组件单相及两相流动条件下的压降预测。

关键词：十字扭转形燃料组件沿程压降阻力系数两相摩擦乘子

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