铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆堆芯中子学特性分析

在充分分析国际上各种小型模块化反应堆优缺点基础上,设计出铅铋冷却氮化物燃料小型模块化反应堆(SMPBN),并对该堆型的中子学特性进行了详细分析。通过分析认为SMPBN具有以下突出优势:以乏燃料钚作为反应堆的驱动燃料,钍作为增殖燃料,可以解决由于铀资源缺乏对核电发展的制约;氮化钚和氮化钍作燃料,可以提高反应堆的安全性和燃料的转换比;液态铅铋作冷却剂和反射层,不仅提高反应堆完全自然循环的能力,而且可以提高中子的经济性;整个寿期内反应性的波动很小并且几个重要反应性系数都为负值,从而保证反应堆具有固有安全性。     

基于DPM模型的铅铋合金中颗粒物对管道冲蚀的数值模拟研究

基于流体力学理论研究液态铅铋合金（LBE）流体中颗粒物对管道壁面的冲蚀作用,采用Fluent软件中的离散相模型（DPM）对管壁的冲蚀进行数值模拟研究。结果表明,弯管角度、颗粒粒径、颗粒物浓度、管道的管径以及流速等对管壁的冲蚀磨损产生明显影响,其中,流速影响较大,在高流速下的冲蚀严重;弯管角度的影响显著,对直管段的冲蚀较弱,对弯管角度在30° ~ 90°之间的管道的冲蚀比较严重;颗粒粒径在1 ~ 9 μm内的微颗粒对管道冲蚀影响较小,粒径增大到10 ~ 90 μm时,冲蚀速率变化不明显,粒径增大到100 ~ 900 μm时,大直径的颗粒对管道冲蚀严重。      

基于高阶CRAM的燃耗程序开发与验证

本文基于高阶切比雪夫有理近似方法（CRAM）研制了点燃耗程序ICRAM，并内耦合于蒙特卡罗输运程序OpenMC，形成了一套燃耗计算分析程序OPICE。与传统部分分式分解（PFD）形式的CRAM相比，高阶不完全局部分解（IPF）形式的CRAM具有数值稳定性好、计算精度高和步长包容性更好等特点，满足高保真燃耗计算发展的需求。为提高耦合计算精度，OPICE采用了预估-校正和子步法两种耦合策略，支持纯衰变、定通量和定功率3种计算模式。通过OECD/NEA压水堆栅元燃耗基准题和快堆燃耗基准题的验证，程序计算结果与实验值及各参考值吻合良好，初步验证了OPICE的正确性与有效性。     

基于最佳一致逼近多项式的燃耗计算方法研究

本文研究了一种基于最佳一致逼近多项式（MMPA）的燃耗计算方法求解燃耗方程。相比于切比雪夫有理近似方法（CRAM）和围道积分有理近似方法（QRAM）,MMPA方法只需一次矩阵求逆计算即可求解燃耗方程,且所有计算都是实数运算,具有数值稳定性好、求解效率高等优点。进一步研制了基于MMPA方法的点燃耗程序AMAC,并耦合蒙特卡罗输运程序OpenMC,采用衰变例题、固定辐照例题、OECD/NEA压水堆栅元燃耗基准题和沸水堆组件燃耗基准题进行验证,程序计算结果与实验值及各参考值吻合良好,初步验证了MMPA方法在理论和数值上的正确性和有效性。     

基于ENDF/B-Ⅶ.1库的AHD1.0加工与基准验证

核数据库是中子输运计算的基础。基于ENDF/B-Ⅶ.1评价库,采用NJOY制作了用于MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)程序的AHD1.0(Advanced hybrid database1.0)库,并从国际临界核安全手册(International Handbook of Evaluated Criticality Safety Benchmark Experiments,ICSBEP)中分别选取了高浓铀、中浓铀、低浓铀的快谱、中间谱及热谱的部分基准装置,用MCNP程序调用该数据库进行了临界基准验证,验证结果显示:调用该库的计算值与实验值符合较好,误差在0.5%以内,具有较高的精确度,满足核设计对数据库精度的要求。但对于部分含有W、Fe、Gd等结构材料、吸收材料的基准检验中,存在较大的偏差,造成这些偏差的主要原因是计算过程中核素的处理及评价数据库的来源,需要进一步的研究验证。     

百万千瓦级核电站全厂断电叠加破口事故分析

在发生全厂断电的情况下,冷管段出现破口将会进一步加快事故进程。利用一体化严重事故分析程序MAAP4对百万千瓦级核电站全厂断电叠加冷管段破口进行计算分析,得到该事故时间序列和关键热工水力参数随时间的变化趋势。对于重要参数(一回路压力,堆芯液位,时间序列等)的分析:随着中小破口当量直径由4 cm增至5 cm,堆芯裸露时间分和失效时间提前分别约1 000 s和3000 s;中破口当量直径由5 cm增至7 cm,堆芯裸露时间和失效时间提前分别约1 400 s和6 457 s;而大破口事故当量直径由20 cm增至21 cm,堆芯裸露时间和失效时间分别仅提前约20 s和230 s。相关数据及其分析可为严重事故的缓解措施提供相关理论依据。     

管道机器人运动学分析与变径机构仿真

基于对核电站压力容器和主管道接管内部检查的需要,研发了一种多履带可变径式管道检查机器人。分析机器人四种不同的运动情况,得出机器人履带轮角速度和机器人在管道内旋转速度及行走线速度的函数,建立了机器人在管道内的运动学模型。针对机器人可变径机构,建立力学模型,得出变径机构中弹簧的理论数据,并运用Inventor运动仿真分析验证了其合理性。     

严重事故下封头失效机理分析

严重事故下堆芯熔融物坍塌到下封头,可能造成压力容器失效。本文针对造成压力容器失效的五个机制,运用一体化严重事故分析程序,分析全场断电分别叠加破口失水、主蒸汽输送管线破裂和蒸汽发生器传热管破裂事故对下封头完整性的影响。研究结果表明,三类事故均造成压力容器失效,全场断电叠加中破口失水事故由于破口位于热管段,距离稳压器和压力容器较近,事故响应更快,比全场断电分别叠加蒸汽发生器传热管破裂和主蒸汽输送管线破裂提前失效约20 000 s;全场断电叠加中破口失水事故中作用于贯穿件上的压力载荷超出贯穿件及其焊缝所能承受的最大载荷之和使得贯穿件弹出造成下封头失效;全场断电分别叠加蒸汽发生器传热管破裂和主蒸汽输送管线破裂均是因高温熔融物对下封头节点的损伤份额大于1使得下封头蠕变破裂造成压力容器失效。