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研究论文
基于
KRUSTY
带核实验的热管冷却反应堆瞬态分析程序验证
吴攀
欧阳泽宇
朱煜
单建强
*
作者单位
摘要
西安交通大学 核安全与运行实验室西安 710049
基于斯特林技术的千瓦级热管反应堆实验(Kilowatt Reactor Using Stirling Technology,KRUSTY)开展了目前国内外唯一完成且公开发表的热管冷却反应堆带核实验,实验开展的工况包括冷态启动、负载变化、热管失效、反应性引入及热阱丧失事故等,这些工况下的带核实验数据对于热管堆瞬态分析程序的验证至关重要。本文自主研发了适用于热管反应堆的瞬态分析程序TAPIRS-D,采用KRUSTY带核实验数据对该程序展开了验证,对实验开展的冷态启动、负载变化、热管失效、反应性引入及热阱丧失事故进行了模拟计算和对比。验证结果表明:TAPIRS-D程序计算结果与实验数据符合较好,各工况下模型计算燃料温度的最大相对误差小于2%,整体功率的计算平均误差小于10%,预测的堆芯功率与温度瞬态响应与实验数据趋势符合一致,验证了TAPIRS-D程序的准确性与可靠性。本文研究可为其他新开发的热管堆热工安全分析程序的验证工作提供参考。
热管冷却反应堆
系统分析程序
KRUSTY实验
程序验证
Heat pipe cooled reactor
System analysis code
KRUSTY test
Code validation
PDF全文
Full Text
核技术
2023, 46(11): 110603
研究论文
新型兆瓦级热管堆热管失效事故分析
汪镇澜
1
苟军利
1,*
徐世浩
1
王政
1
[ ... ]
唐彬
2
作者单位
摘要
1
西安交通大学 核科学与技术学院 西安 710049
2
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所 绵阳 621000
热管堆具有良好的固有安全性,在堆芯概念设计初期,热管失效事故通常是需要被考虑的设计基准事故之一。本文基于FLUENT软件研究了一种新型兆瓦级热管堆堆芯的核热性能,建立了点堆中子动力学模型、堆芯及热管传热模型和堆芯内腔辐射换热模型,完成了三维堆芯额定工况和热管失效事故工况下的核热计算。通过将堆芯各组件的峰值温度与对应的材料熔点进行比较,对堆芯安全性能进行评估。结果表明:额定工况和单根热管失效事故下该堆具有良好的安全性;较严重的高功率区三根热管串级失效事故下内腔辐射换热不可忽略;同时,该堆不能承受高功率区的四根热管串级失效;通过将多根热管失效后的峰值温度与单根热管失效后的峰值温度比较,反映了该堆的良好固有安全性。
热管堆
热管失效事故
核热计算
串级失效
固有安全性
Heat pipe cooled reactor
Heat pipe failure accident
Neutronic-thermalhydraulic coupling calculation
Cascading heat pipe failure
Inherent safety
PDF全文
Full Text
核技术
2022, 45(11): 110604
核科学与工程
不同类型核燃料对热管冷却反应堆燃耗性能的影响
秦凯文
1
杨波
1,2,*
王子鸣
1
钱云琛
1
[ ... ]
刘义保
1,2,*
作者单位
摘要
1
东华理工大学 核科学与工程学院,南昌 330013
2
东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室,南昌 330013
热管冷却反应堆采用固态反应堆设计理念,具有功率密度高、结构紧凑、固有安全性高等特点,在深空探索、深海勘探、偏远地区等场景中具有广阔的应用前景。核燃料作为热管冷却反应堆的重要组成部分,不同类型核燃料在堆芯燃耗分析时会呈现不同的中子学性能。基于美国爱达荷国家实验室(INL)提出的热管冷却反应堆INL Design A,利用清华大学蒙特卡罗中子输运程序RMC (Reactor Monte Carlo code)建立堆芯物理模型,选取UO
2
,(U
0.9
Pu
0.1
)O
2
,U-10Zr,U-8Pu-10Zr,UN,UC这6种核燃料开展燃耗计算,分析了不同核燃料、不同功率水平对热管冷却反应堆堆芯燃耗性能的影响。计算结果表明:在堆芯燃耗深度相同情况下(20.8 GW·d·t
−1
),装载U-8Pu-10Zr燃料的堆芯所需
235
U富集度最低(9.8%),具有较好的U-Pu增殖性能。堆芯功率处于5 MW的热管冷却反应堆,燃料中
241
Pu的存在不仅没起到增大堆芯燃耗深度的作用,反而导致堆芯剩余反应性和堆芯寿期末次锕系核素(MAs)的产量增大,影响反应堆的安全性与经济性。因此,对于装载含有Pu燃料的小功率长寿期热管冷却反应堆,需重点关注
241
Pu对堆芯燃耗性能的影响。
热管冷却反应堆
燃耗计算
RMC程序
241Pu核素
heat pipe cooled reactor
burnup calculation
RMC code
241Pu nuclide
PDF全文
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强激光与粒子束
2022, 34(12): 126001
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