基于神经网络的热管反应堆多物理场耦合快速预测 被引量：2

1

作者 张俊达 刘晓晶 +2 位作者 熊进标 柴翔 张滕飞 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1218-1225,共8页

本文基于热管反应堆多物理场耦合分析框架,提出了一种基于数据驱动型神经网络构建的快速预测方案。该方案利用神经网络部分代替分析框架中的数值计算模块,实现核-热-力多物理场耦合迭代过程的高效求解。以Megapower作为分析对象,搭建了... 本文基于热管反应堆多物理场耦合分析框架,提出了一种基于数据驱动型神经网络构建的快速预测方案。该方案利用神经网络部分代替分析框架中的数值计算模块,实现核-热-力多物理场耦合迭代过程的高效求解。以Megapower作为分析对象,搭建了相应的神经网络模型构建快速预测方案并对其进行相关参数的预测,与传统数值计算方法对比。快速预测产生的关键参数和数值计算的结果差异很小,其中,最大应力差值不超过2 MPa,燃料平均温度差值不超过3 K。相同计算环境中,相比于数值计算需要6 h的计算时间,快速预测仅需4 min,计算时间降低了95%以上。基于上述结果,认为基于神经网络的快速预测方案具有准确性高、速度快的特点。配合其灵活性及对训练数据量要求低、可针对性的优化模型等特点,认为基于神经网络的快速预测方案是应对堆芯优化等大规模计算需求场景的优选方案。 展开更多

关键词 热管反应堆 多物理场耦合 神经网络 快速预测

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空间热管反应堆电源研究进展及展望

2

作者 刘逍 王宁 +5 位作者 张开远 齐敏 李仲春 张卓华 谢细明 柴晓明 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第4期66-75,共10页

深空探测技术的发展对动力系统提出了更高的要求。传统的太阳能电源与化学电源的适用范围较小,环境适应能力不强,而微型核反应堆电源能量密度高,不依赖太阳光照,可应用于轨道运输、高轨探测多场景任务。在微型核反应堆电源技术路线中,... 深空探测技术的发展对动力系统提出了更高的要求。传统的太阳能电源与化学电源的适用范围较小,环境适应能力不强,而微型核反应堆电源能量密度高,不依赖太阳光照,可应用于轨道运输、高轨探测多场景任务。在微型核反应堆电源技术路线中,热管冷却核反应堆电源因其系统设备极大简化、模块化设计,高可靠的全固态堆芯、非能动传热及瞬态响应迅速等特性,成为空间核反应堆电源最具可行性的路线之一。通过文献调研总结目前空间热管堆发展现状,从发展历史出发,梳理热管冷却核反应堆电源设计和理论研究,总结热管冷却核反应堆电源发展方向和关键技术。 展开更多

关键词 空间动力 核电源 热管反应堆 高温热管

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兆瓦级空间热管反应堆动力系统概念设计 被引量：15

3

作者 张文文 刘逍 +2 位作者 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2160-2164,共5页

针对目前航天技术发展对动力提出的要求,参考国外提出的空间核动力系统设计,提出了新型兆瓦级空间热管反应堆核动力系统概念设计。堆芯为金属锂热管冷却、石墨慢化热中子反应堆,采用转鼓控制反应性,堆芯热量通过热管导出。与国外热管反... 针对目前航天技术发展对动力提出的要求,参考国外提出的空间核动力系统设计,提出了新型兆瓦级空间热管反应堆核动力系统概念设计。堆芯为金属锂热管冷却、石墨慢化热中子反应堆,采用转鼓控制反应性,堆芯热量通过热管导出。与国外热管反应堆设计方案中燃料棒与热管相间布置方案不同,本文采用了热管-燃料复合元件,即燃料包裹于热管外壁面。能量转换采用以氦氙混合气体为工质的布雷顿动态热电转换。系统废热通过钠钾合金冷却回路传递到钾热管辐射板,通过辐射换热释放入太空。对热管反应堆堆芯物理及热工进行了初步分析,并对热管辐射板进行了性能分析,结果表明,所设计热管反应堆堆芯在设计功率下满足相应安全性要求,同时热管辐射板具有足够的能力将系统废热导出。 展开更多

关键词 空间核动力 热管反应堆 布雷顿转换 钾热管辐射板

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新型热管反应堆堆芯热工安全分析 被引量：10

4

作者 张文文 王成龙 +4 位作者 田文喜 秋穗正 苏光辉 赵小林 刘汉刚 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期822-827,共6页

针对新型空间热管反应堆,采用商用CFD软件FLUENT对其堆芯进行了稳态热工安全分析。根据MCNP物理计算的堆芯功率分布,选取功率份额最高的相邻3个燃料元件作为分析对象,对控制转鼓7种不同转动角度下的正常工况以及单根热管失效的事故工况... 针对新型空间热管反应堆,采用商用CFD软件FLUENT对其堆芯进行了稳态热工安全分析。根据MCNP物理计算的堆芯功率分布,选取功率份额最高的相邻3个燃料元件作为分析对象,对控制转鼓7种不同转动角度下的正常工况以及单根热管失效的事故工况进行计算分析,得到最热通道各层材料的温度分布。采用二维热管分析程序计算得到蒸汽区的温度分布,并作为三维计算模型的温度边界。堆芯功率分布采用用户自定义程序UDF进行添加。计算结果表明,在额定功率4.0 MW水平下,在正常工况以及单根热管失效事故工况下,热管具有足够的传热能力将堆芯裂变热导出,同时,堆芯最热通道各层材料温度均低于安全限值,且具有较大的安全裕度,满足设计要求。 展开更多

关键词 热管反应堆 热工分析 数值模拟

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海洋静默式热管反应堆热工水力特性研究 被引量：5

5

作者 秋穗正 张泽秦 +4 位作者 张智鹏 王成龙 郭凯伦 田文喜 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期989-1004,共16页

安全可靠的能源供给是无人水下潜航器(UUV)发展的关键基础,本研究面向我国重型海洋UUV研发的能源需求,提出了海洋静默式热管反应堆(NUSTER-100)小型核电源概念设计。建立了包括堆芯功率模型、堆芯通道传热模型、热管传热模型、热电转换... 安全可靠的能源供给是无人水下潜航器(UUV)发展的关键基础,本研究面向我国重型海洋UUV研发的能源需求,提出了海洋静默式热管反应堆(NUSTER-100)小型核电源概念设计。建立了包括堆芯功率模型、堆芯通道传热模型、热管传热模型、热电转换模型及冷端换热模型等热管反应堆系统数学物理模型,基于高效稳健的数值算法和模块化编程思想,开发了具有自主知识产权的热管反应堆稳态和瞬态热工水力特性分析程序HEART,采用热管实验、温差发电实验等数据对HEART程序关键模块进行了验证与确认。采用HEART程序对NUSTER-100的稳态、冷启动瞬态及反应性引入瞬态工况进行了计算分析,获得了NUSTER-100满功率稳态工况下的热工水力特性,基于冷启动瞬态热工水力分析,提出了具有较高安全性的三段式热管反应堆启动方案,评估了反应性引入瞬态工况下热管反应堆的自稳特性和安全性。本研究可为我国UUV及热管反应堆技术的发展提供理论和技术支持。 展开更多

关键词 静默式热管反应堆 概念设计 热工水力特性 系统程序

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热管反应堆用钼铼合金的研究进展 被引量：7

6

作者 邱玺 高士鑫 +3 位作者 李权 李垣明 李文杰 辛勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期97-105,共9页

热管反应堆是一种采用热管将堆芯产生的热量传导至反应堆二回路或热电转换装置的新型固态反应堆,具有设计结构紧凑、固有安全性高、运行特性简单等特点,在星表能源、深海探测和陆基电源等新兴领域具有广阔应用前景,因而成为目前国内外... 热管反应堆是一种采用热管将堆芯产生的热量传导至反应堆二回路或热电转换装置的新型固态反应堆,具有设计结构紧凑、固有安全性高、运行特性简单等特点,在星表能源、深海探测和陆基电源等新兴领域具有广阔应用前景,因而成为目前国内外重点研发的新型反应堆之一。钼铼合金是在金属钼中添加元素铼形成的一种二元固溶体合金,铼元素独特的“铼效应”使钼铼合金在兼具钼合金优异高温力学性能的同时,还具备其他钼合金不具有的良好低温加工性能。同时,钼铼合金在高温下与UO_(2)、UN、UC等核燃料以及热管传热工质碱金属Li、Na、K等都具有良好的相容性,并且铼元素还是一种较好的谱移吸收体材料,可有效降低反应堆发生事故时的临界风险,因而成为国内外众多热管反应堆尤其是高温空间热管反应堆堆芯的设计材料。本文对热管反应堆用钼铼合金的研究现状及进展进行了归纳总结与梳理,包括钼铼合金的成分及相结构、钼铼合金的制造加工工艺、钼铼合金的热物理性能和力学性能等堆外性能,并对钼铼合金中子学特性、辐照性能、与燃料及热管传热工质的相容性等堆内应用性能研究现状进行了介绍。最后对钼铼合金未来的研究方向进行了展望,以期为钼铼合金的研发和工程应用提供参考。 展开更多

关键词 热管反应堆 钼铼合金 制造加工 力学性能 辐照性能

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固态热管反应堆模拟装置热工水力特性分析 被引量：4

7

作者 张胤 王成龙 +5 位作者 唐思邈 李建 张大林 秋穗正 田文喜 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期984-990,共7页

热管反应堆具有小型化、结构简单、固有安全性高等优势,有着广泛的应用前景和研究意义。本文采用CFD方法对热管反应堆模拟装置进行了稳态工况下的热工水力特性分析,并与实验结果进行对比。结果表明,热管各测点温度相对误差不超过5.5%,... 热管反应堆具有小型化、结构简单、固有安全性高等优势,有着广泛的应用前景和研究意义。本文采用CFD方法对热管反应堆模拟装置进行了稳态工况下的热工水力特性分析,并与实验结果进行对比。结果表明,热管各测点温度相对误差不超过5.5%,温差发电器热端各测点温度相对误差不超过3.1%,证明了该模型方法的可行性和正确性。本研究为热管反应堆的数值模拟提供理论指导与方法支撑。 展开更多

关键词 热管反应堆 高温热管 温差发电器 数值模拟

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兆瓦级热管反应堆堆芯核热特性研究 被引量：2

8

作者 张智鹏 杨浩然 +6 位作者 王海平 步珊珊 王成龙 田文喜 苏光辉 张大林 秋穗正 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1889-1897,共9页

基于美国MegaPower兆瓦级热管反应堆设计方案,本文利用蒙特卡罗软件OpenMC与有限元分析软件COMSOL开展堆芯核热特性研究。研究表明:堆芯轴向功率分布呈先升高后降低趋势,且下半段功率水平比上半段高。径向功率随径向距离的增大而降低,... 基于美国MegaPower兆瓦级热管反应堆设计方案,本文利用蒙特卡罗软件OpenMC与有限元分析软件COMSOL开展堆芯核热特性研究。研究表明:堆芯轴向功率分布呈先升高后降低趋势,且下半段功率水平比上半段高。径向功率随径向距离的增大而降低,在靠近径向反射层处出现反弹升高,且这些区域的功率分布明显受转鼓组件的影响。“大小转鼓”的设计方案不利于兆瓦级热管反应堆的反应性控制。边界区域位置热管失效会造成更高程度的基体/燃料温度上升。3根热管失效工况下的燃料棒温升是2根热管失效的3.2倍。即使3根热管失效的极端事故工况下,堆芯基体及燃料棒峰值温度仍在安全限值内,表明兆瓦级热管反应堆这种固态导热堆芯的优越安全性。 展开更多

关键词 热管反应堆 核热特性 热管失效 安全分析

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静默式热管反应堆热工水力特性不确定性分析 被引量：1

9

作者 韩睿钰 王成龙 +3 位作者 郭凯伦 苏光辉 秋穗正 田文喜 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期998-1006,共9页

基于不确定性分析软件DAKOTA和自编程热管反应堆单通道热工分析程序HEART,对静默式热管反应堆(NUSTER)稳态热工水力特性进行了不确定性分析。根据热管反应堆相关实验数据,选取运行功率、燃料热导率、气隙宽度、包壳厚度、热管蒸发段长... 基于不确定性分析软件DAKOTA和自编程热管反应堆单通道热工分析程序HEART,对静默式热管反应堆(NUSTER)稳态热工水力特性进行了不确定性分析。根据热管反应堆相关实验数据,选取运行功率、燃料热导率、气隙宽度、包壳厚度、热管蒸发段长度和基体厚度6个关键热工参数并确定其基准值与概率密度分布,通过大量重复性计算,获得了95%置信水平下热管蒸发段温度、热管冷凝段温度、燃料峰值温度、包壳峰值温度及基体温度的统计分布,并对各参数的不确定性对热管反应堆安全性的影响进行了分析。分析结果表明:热管蒸发段及冷凝段温度有0.67%的概率超过热管温度限值;由于热管反应堆堆芯为固态堆芯,传热以纯导热为主,输入变量的不确定性对不同目标参数的影响相同,燃料热导率的不确定性对5个目标参数的影响最为显著,且为负相关。本研究获得的结果可为热管反应堆的优化及其后续发展提供方向指引。 展开更多

关键词 热管反应堆 不确定性分析 DAKOTA

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热管反应堆堆芯缩比模块瞬态特性分析 被引量：2

10

作者 孙兴昂 郭自翼 +2 位作者 刘碧帆 周湛钊 柴翔 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1766-1772,共7页

热管堆具有长寿期、高可靠性等优势,是当下空间核反应堆的研究焦点之一。为研究热管堆瞬态过程中的核热耦合现象,本文基于半物理仿真技术,搭建了针对热管反应堆堆芯缩比模块的核热耦合实验平台,通过实验模块测量了堆芯缩比模块的温度分... 热管堆具有长寿期、高可靠性等优势,是当下空间核反应堆的研究焦点之一。为研究热管堆瞬态过程中的核热耦合现象,本文基于半物理仿真技术,搭建了针对热管反应堆堆芯缩比模块的核热耦合实验平台,通过实验模块测量了堆芯缩比模块的温度分布,在仿真模块中基于点堆模型计算了输出功率随时间的变化情况。通过耦合实验模块和仿真模块,探索了瞬态条件下堆芯缩比模块核热耦合特性,分析了引入不同初始反应性时堆芯温度、加热功率和剩余反应性的瞬态演变过程,揭示了系统热容量造成的温度迟滞变化效应,即热惯性现象。结果表明,堆芯缩比模块的热惯性随引入的初始反应性的增大及初始功率水平的增加而减小,且与基体材料的热扩散率呈反比。 展开更多

关键词 热管反应堆堆芯缩比模块 点堆模型 核热耦合 仿真实验 热惯性

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5 MWt微型热管反应堆堆芯初步概念设计方案及热分析

11

作者 康小亚 李华琪 +3 位作者 陈森 李达 田晓艳 朱磊 《现代应用物理》 2022年第2期65-74,共10页

提出了3种5 MWt微型热管反应堆堆芯概念设计方案,并采用CFD计算软件对3种堆芯概念设计方案进行了热分析计算,研究了方案1中的包壳厚度、氦气气隙厚度和外包壳倒角半径对燃料元件温度分布的影响,计算给出了方案2和3在正常运行、1根热管... 提出了3种5 MWt微型热管反应堆堆芯概念设计方案,并采用CFD计算软件对3种堆芯概念设计方案进行了热分析计算,研究了方案1中的包壳厚度、氦气气隙厚度和外包壳倒角半径对燃料元件温度分布的影响,计算给出了方案2和3在正常运行、1根热管失效、3根热管失效和7根热管失效情况下的温度及应力分布。结果表明:包壳厚度和氦气气隙对燃料元件温度有明显影响,而外包壳倒角半径对燃料元件温度影响可忽略;7根热管失效情况下,方案2燃料峰值温度及峰值应力比方案3略低,方案2优于方案3,即控制棒孔采用与燃料基底形状一致的孔型更为合适。 展开更多

关键词 微型热管反应堆 堆芯概念设计方案 热分析

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热管冷却反应堆系统研究进展和挑战

12

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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温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证 被引量：1

13

作者 葛攀和 李敏 +2 位作者 李杨柳 胡古 柯国土 《原子能科学技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期69-83,共15页

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建... 热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比。结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好。 展开更多

关键词 热管冷却反应堆 瞬态分析 高温热管 温差热电转换 KRUSTY试验

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热管反应堆燃料经济性影响因素初步探索 被引量：3

14

作者 王金雨 余红星 +6 位作者 柴晓明 张卓华 李文杰 苏东川 曾畅 何晓强 李松蔚 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期197-201,共5页

热管反应堆通过高温热管从堆芯直接导出热量,系统设计本身就极为简化,较为适宜作为小型核电源的技术选型。燃料经济性是反应堆技术路线选型的重要依据,为详细研究热管反应堆设计对其燃料循环经济性影响,本文初步建立热管反应堆燃料经济... 热管反应堆通过高温热管从堆芯直接导出热量,系统设计本身就极为简化,较为适宜作为小型核电源的技术选型。燃料经济性是反应堆技术路线选型的重要依据,为详细研究热管反应堆设计对其燃料循环经济性影响,本文初步建立热管反应堆燃料经济性影响因素分析模型,以eVinci反应堆为例,开展了燃料循环经济性影响因素探索研究,获得了总体方案功率规模、堆芯运行温度等因素对热管堆燃料经济性的影响变化趋势。结果表明受燃料价格、铀装量、富集度等综合影响,热管反应堆燃料经济性相对较好的优选热功率规模区间在约1~5 MW。提高堆芯运行温度可使燃料经济性大幅提升,经济性最佳功率区间向高功率规模扩展。 展开更多

关键词 热管反应堆 燃料经济性 功率规模 运行温度

原文传递

锂热管结构材料对热管冷却反应堆中子物理特性影响 被引量：3

15

作者 洪兵 徐刚 +5 位作者 李桃生 张光雨 柏莹 邹小亮 王明煌 高胜 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期757-762,共6页

锂热管反应堆是空间核反应堆的主要堆型之一,而锂热管结构材料的性能直接影响着反应堆经济性与安全性。本文以美国新墨西哥大学HP-STMCs锂热管堆芯方案为研究对象,采用SuperMC程序对Nb-1Zr,PWC-11,Mo-14Re,W-4Re,T-111以及ASTAR-811C几... 锂热管反应堆是空间核反应堆的主要堆型之一,而锂热管结构材料的性能直接影响着反应堆经济性与安全性。本文以美国新墨西哥大学HP-STMCs锂热管堆芯方案为研究对象,采用SuperMC程序对Nb-1Zr,PWC-11,Mo-14Re,W-4Re,T-111以及ASTAR-811C几种候选锂热管结构材料的中子经济性与掉落临界安全特性进行分析研究。结果表明,上述几种候选结构材料的中子经济性依次为:PWC-11≈Nb-1Zr> Mo-14Re> W-4Re> ASTAR-811C> T-111;其中使用PWC-11、Nb-1Zr、Mo-14Re以及W-4Re结构材料时其管壁厚度变化对反应堆的有效增殖因子无显著影响;发生掉落事故情况下,临界安全分析结果表明结构材料的谱移吸收价值为:T-111>ASTAR-811C>W-4Re>Mo-14Re>PWC-11>Nb-1Zr。综合考虑锂热管反应堆的中子经济性与安全性,推荐使用Mo-14Re合金作为热管结构材料。 展开更多

关键词 锂热管反应堆 热管结构材料 中子经济性 临界安全

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基于简单开式布雷顿循环的热管反应堆系统功率质量比影响因素初步探索 被引量：2

16

作者 王金雨 余红星 +7 位作者 张卓华 马誉高 柴晓明 陈伟 易经纬 曾畅 苏东川 肖聪 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期188-192,共5页

基于简单开式布雷顿循环的热管反应堆系统具有结构简单、固有安全、放射性泄漏风险低等特点,是小型可移动反应堆的潜在优势技术选项,其功率质量比是评价总体方案先进性的重要指标。本文以5MW热管反应堆为研究对象,建立包含热管反应堆与... 基于简单开式布雷顿循环的热管反应堆系统具有结构简单、固有安全、放射性泄漏风险低等特点,是小型可移动反应堆的潜在优势技术选项,其功率质量比是评价总体方案先进性的重要指标。本文以5MW热管反应堆为研究对象,建立包含热管反应堆与开式布雷顿发电装置的方案功率质量比评估模型,对多种关键参数对总体指标的影响规律进行了探索。研究表明功率质量比随热传导途径上温差增大而先提高后降低,最优值则与堆芯基体最高温度限值正相关。在给定温度限值条件下,热管反应堆电源系统内热量传输途径上温差设计是热管反应堆优化设计的关键因素。未来可进一步细化模型,对压气机、涡轮、热管等进行更详细建模,提高模型准确程度。 展开更多

关键词 热管反应堆 开式布雷顿 功率质量比

原文传递

基于自主运行的热管反应堆启堆过程研究

17

作者 刘余 黄蒙奇 +1 位作者 彭常宏 杜政瑀 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期144-151,共8页

热管反应堆(HPR)的应用对无人自主运行技术提出了迫切需求,将自主运行技术应用于HPR,可实现状态感知、趋势预测、策略优化;能够有效避免人因失误;提升HPR技术性能、拓展核动力应用领域。以MegaPower热管堆为研究对象,以HPRTRAN程序为分... 热管反应堆(HPR)的应用对无人自主运行技术提出了迫切需求,将自主运行技术应用于HPR,可实现状态感知、趋势预测、策略优化;能够有效避免人因失误;提升HPR技术性能、拓展核动力应用领域。以MegaPower热管堆为研究对象,以HPRTRAN程序为分析工具,针对热管堆运行过程中的重要组成——HPR启堆过程开展基于自主运行的研究,建立了适用于HPR启堆的、由监测诊断层-预测层-决策层组成的自主运行框架,初步开发了HPR自主运行系统。研究结果表明,自主运行系统预测结果准确性较高,决策方案较为科学且具备一定可行性。相关研究成果可为后续全面实现HPR无人值守自主运行奠定基础。 展开更多

关键词 自主运行 热管反应堆(HPR) 启堆过程 智能算法 决策

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10 kW低浓铀月表反应堆电源系统概念设计与分析 被引量：1

18

作者 高兴 姜硕 +2 位作者 关则钏 赵泽龙 胡古 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第3期527-535,共9页

针对未来月球科研站所面临的能源需求问题,提出一种采用低浓化U-Mo合金燃料和热管冷却的月球表面反应堆电源系统的新型概念设计。低浓化U-Mo合金燃料技术成熟,在RERTR项目中被作为主要燃料而得到广泛使用。采用低浓化U-Mo合金燃料,能够... 针对未来月球科研站所面临的能源需求问题,提出一种采用低浓化U-Mo合金燃料和热管冷却的月球表面反应堆电源系统的新型概念设计。低浓化U-Mo合金燃料技术成熟,在RERTR项目中被作为主要燃料而得到广泛使用。采用低浓化U-Mo合金燃料,能够有效降低核扩散的风险和简化相关部门的监管流程。反应堆的额定热功率为180 kW,输出电功率≥10 kW,设计寿命为10年。反应堆为Na热管冷却的快中子反应堆,采用控制鼓对堆芯反应性进行控制,堆芯热量通过Na热管传递到半Heusler型温差发电模块,废热由Hg热管辐射器翅片辐射到太空。基于蒙特卡洛程序RMC和CFD软件对反应堆堆芯物理及热工进行了初步计算和分析,针对温差发电器件的热电转换性能进行了优化设计,对热管失效等假想事故进行了分析评价。结果表明,该反应堆设计能够满足中子物理设计和临界安全的要求,在稳态工况下温差发电器件的热电转换效率能够达到7.60%,系统能够有效输出≥10 kW电功率,热管级联失效时能够满足热工安全要求。 展开更多

关键词 月表反应堆电源系统 热管反应堆 中子物理特性 温差发电器结构设计 热管失效事故

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热管反应堆燃料元件的堆内行为演化模拟研究 被引量：5

19

作者 路怀玉 唐昌兵 +5 位作者 李垣明 柴晓明 李权 李文杰 黄永忠 王璐 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期82-87,共6页

热管反应堆采用固态堆芯设计,在长期蠕变作用下,燃料元件的燃料芯块、包壳、堆芯基体和热管间会发生相互作用,堆内行为复杂。为研究热管反应堆燃料元件在堆内的行为演化,提取代表性单元,并考虑了UO2燃料芯块、316不锈钢的相关辐照效应... 热管反应堆采用固态堆芯设计,在长期蠕变作用下,燃料元件的燃料芯块、包壳、堆芯基体和热管间会发生相互作用,堆内行为复杂。为研究热管反应堆燃料元件在堆内的行为演化,提取代表性单元,并考虑了UO2燃料芯块、316不锈钢的相关辐照效应与热效应及间隙热传导影响,并将这些模型通过用户自定义子程序引入Abaqus软件,建立了热管反应堆燃料元件的辐照-热-力耦合行为数值模拟方法,并在此基础上对其燃料元件在运行过程中的行为演化,包含温度分布、间隙变化、变形等进行了模拟分析。结果表明:受温度的影响,2个芯块之间最薄的基体区域变形较大,在燃料元件设计中应重点关注其性能。 展开更多

关键词 热管反应堆 燃料元件 辐照-热-力耦合 数值模拟 行为演化

原文传递

新型海洋静默式热管反应堆的概念设计 被引量：3

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作者 黄金露 王成龙 +3 位作者 郭凯伦 田文喜 苏光辉 秋穗正 《中国基础科学》 2021年第4期9-14,共6页

本文提出一种能够提供100 kWe电功率的新型海洋静默式热管反应堆(NUSTER-100)电源系统,可为无人水下潜航器提供低噪音、长寿期的电力供应。该电源系统采用双层壳体布置,主要由反应堆堆芯、热管、屏蔽体、温差发电器热电转换系统和螺旋... 本文提出一种能够提供100 kWe电功率的新型海洋静默式热管反应堆(NUSTER-100)电源系统,可为无人水下潜航器提供低噪音、长寿期的电力供应。该电源系统采用双层壳体布置,主要由反应堆堆芯、热管、屏蔽体、温差发电器热电转换系统和螺旋式余热排出系统等子系统组成。在反应堆堆芯中,UO;燃料棒、慢化棒和钠热管矩形排列布置,以及热管从堆芯双端伸出,其冷凝段与温差发电器相连,实现热电转换。 展开更多

关键词 无人水下潜航器 热管反应堆 概念设计 温差发电器 核动力电源

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