高温气冷堆堆芯球床流动与温度分布均匀性研究

由于燃料球的随机分布和球床的壁面效应,球床式高温气冷堆堆芯孔隙率分布会有一定的不均匀性。深入认识壁面漏流、随机孔隙率对球床温度分布均匀性的影响对进一步提高高温气冷堆冷却剂出口温度及其安全性具有重要意义。本文采用多孔介质模型实现了对堆芯球床壁面漏流、随机孔隙率效应的数值模拟。结果表明,由于壁面漏流效应,壁面附近局部区域冷却剂最大速度会比中心高50%,对球床温度影响则不大。中心区域局部极小、极大孔隙率只对很小区域内流速和温度有影响,但温度变化幅值很小。球床中心随机孔隙率使冷却剂速度波动小于13%,对球床温度影响很小。     

三种高温气冷堆核能热力循环性能的比较

本文对三种新颖的核能联合循环系统进行了综合评价，从而揭示出过程的热力学完善性 并指出系统的改进方向。在建立公正、合理的比较条件的基础上，我们分析了系统关键参数对系统 性能产生的影响，得出如下结果：加湿型联合循环系统效率最高；比功输出最大的为余热锅炉型联 合循环；安全稳定性好是简单循环的主要特点。最终，我们可以得出这样的结论：选择何种透平排 热回收手段是影响系统性能的关键因素。以上工作对新型核能发电系统的研究提供了值得借鉴的 经验。     

遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中的应用

堆芯换料方案的优化是一个典型的组合优化问题,其搜索空间异常庞大。传统的优化算法很难在如此巨大的搜索空间中寻找出全局最优解。遗传算法以其优良的自适应能力和优化能力,为组合优化问题提供了一个非常有效的解决途径。采用遗传算法对柱状高温气冷堆堆芯装料方案进行了优化,并编写了相应程序。为了提高堆物理的计算精度,堆芯临界计算采用26群输运计算。由于多群输运计算需要大量计算时间,为此对遗传算法进行了并行优化。为了验证遗传算法对柱状高温气冷堆换料的优化能力,构造了一个8组件的小型柱状高温气冷堆换料优化基准题。结果表明,遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中具有良好的优化能力和计算稳定性。     

遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中的应用

堆芯换料方案的优化是一个典型的组合优化问题,其搜索空间异常庞大。传统的优化算法很难在如此巨大的搜索空间中寻找出全局最优解。遗传算法以其优良的自适应能力和优化能力,为组合优化问题提供了一个非常有效的解决途径。采用遗传算法对柱状高温气冷堆堆芯装料方案进行了优化,并编写了相应程序。为了提高堆物理的计算精度,堆芯临界计算采用26群输运计算。由于多群输运计算需要大量计算时间,为此对遗传算法进行了并行优化。为了验证遗传算法对柱状高温气冷堆换料的优化能力,构造了一个8组件的小型柱状高温气冷堆换料优化基准题。结果表明,遗传算法在柱状高温气冷堆换料优化问题中具有良好的优化能力和计算稳定性。     

基于复杂性测度的高温气冷堆模拟机运行模式识别及诊断研究

本文通过对高温气冷堆模拟机在运行过程中的12组状态参数进行分析,研究了反应堆在正常运行状态、 余热排出系统空气侧温度上升和一回路突然泄漏三种条件下系统的复杂度和稳健性等指标的变化. 研究表明,在条件发生改变时,高温气冷堆模拟机系统的复杂度有非常明显的变化,且不同条件下, 对于系统复杂性影响显著的参数也不相同.此外,反应堆模拟机中各系统间耦合计算与相互反馈机理的作用, 在系统的稳健度上也有很明显的体现.这些成果表明,复杂性分析方法在系统状态监测和 危机预警领域可以发挥重要的作用.     

点堆中子动力学方程组曲率权重法的解

针对核反应堆安全工程对某些数值计算结果要求较高的精度和正的误差, 以及舰船核反应堆机动性对计算速度的要求, 需要从数学上寻找一种新的数值计算方法, 以满足实际曲线向上凸或向下凹时计算值总是略高于真实值, 且误差不大于欧拉法和改进的欧拉法所得值. 本文研究曲率权重法求解点堆中子动力学方程组, 该方法是在曲率圆法的基础上引入权重的思想来衡量间隔步长上两个曲率对该步长曲率平均值的贡献. 与欧拉法和改进的欧拉法比较, 曲率权重法的计算结果总是能够高于真实值或有正的误差, 且精度和计算速度得到明显提升. 将该方法用于次临界堆阶跃和线性引入反应性时中子密度的求解, 能够快速得到满足计算要求和高精度的数值结果.     

高温堆乏燃料贮罐中子屏蔽性能计算

球床模块式高温气冷堆采用包覆颗粒球形燃料元件,在反应堆运行过程中,不断排出的乏燃料球将被装入乏燃料贮罐。乏燃料贮罐应选取适当的材料和厚度,对光子和中子进行有效屏蔽,使罐外的剂量率满足相应的限值要求。为此,使用张弛长度法和蒙特卡罗模拟法研究乏燃料贮罐的中子屏蔽性能。屏蔽材料为铁和含硼聚乙烯,计算了铁和不同B4C含量聚乙烯的屏蔽性能,并给出了乏燃料贮罐装满乏燃料球后,乏燃料球自吸收对贮罐外剂量率的影响。两种方法计算结果吻合很好,可以为实际工程中的屏蔽设计提供参考意见。     

高温堆乏燃料贮罐中子屏蔽性能计算

球床模块式高温气冷堆采用包覆颗粒球形燃料元件,在反应堆运行过程中,不断排出的乏燃料球将被装入乏燃料贮罐。乏燃料贮罐应选取适当的材料和厚度,对光子和中子进行有效屏蔽,使罐外的剂量率满足相应的限值要求。为此,使用张弛长度法和蒙特卡罗模拟法研究乏燃料贮罐的中子屏蔽性能。屏蔽材料为铁和含硼聚乙烯,计算了铁和不同B4C含量聚乙烯的屏蔽性能,并给出了乏燃料贮罐装满乏燃料球后,乏燃料球自吸收对贮罐外剂量率的影响。两种方法计算结果吻合很好,可以为实际工程中的屏蔽设计提供参考意见。     

球床高温气冷堆燃料颗粒中放射性核素的累积释放份额研究

本文利用Fick扩散定律,给出经典方法和改进的两种累积释放份额的严格数学表达式,并分析与之相关的穿透时间的物理内涵,并分别用以上两种方法计算137Cs,90Sr,110mAg三种重要放射性核素通过SiC层扩散的累积释放份额.研究表明,传统的"穿透时间"概念并非放射性核素释放到SiC层外的时间,本文提出的改进方法可以更准确的描述放射性核素在燃料元件中的输运和扩散行为.     

小阶跃反应性输入时点堆中子动力学方程的解析解

对小阶跃反应性输入（0<ρ,０<β）且有温度反馈时点堆中子动力学方程进行了研究. 导出任意初始功率条件下核反应堆功率、反应性与时间的解析表达式. 分析和讨论了初始功率与输入小阶跃反应性的大小对功率、反应性变化规律的影响，得到了一些新的结果. 关键词： 中子动力学 反应性 点堆 温度反馈     

2.8MeV中子诱发238U裂变的瞬发中子谱高能段实验测量

在中国原子能科学研究院的高压倍加器上利用中子飞行时间方法测量了2.8 MeV中子引起238U裂变的瞬发中子能谱,通过增大样品量和设计合适的屏蔽体提高了效应/本底比,使得测量数据的不确定度满足预期目标（在5.5～14 MeV能区内,能量间隔为0.5 MeV条件下能谱的不确定度小于10%）。将实验几何、中子源能量分布及角分布、探测效率、束流的时间结构等实验条件输入到MCNP程序里,模拟了出射的中子谱,模拟结果与测量结果在不确定度范围内一致,验证了在入射中子能量较低时238>U的裂变瞬发中子谱评价数据的可靠性。The Prompt Fission Neutron Spectrum (PFNS) of 238U induced by 2.8 MeV neutron was measured using the Cockcroft-Walton accelerator in China Institute of Atomic Energy (CIAE). The signal/background ratio was improved by increasing the amount of sample mass and using an appropriate shielding system. The final uncertainty of neutron energy spectrum in 5.5～14 MeV region is less than 10% with a bin size of 0.5 MeV which has reached this project's anticipation. The experimental geometry, the angular distribution and energy distribution of neutron source, the detection efficiency and time structure of deuteron beam were inputted into the MCNP code to simulate the outgoing neutron spectrum. The simulated results agree with the experimental ones within the uncertainty. The result indicates that the evaluated PFNS for 238U at low neutron energy is reliable.     

激光辐照靶材的温升模拟及变形的云纹干涉测试

 采用0.15-2.5kA的大电流输出装置,对LY12铝板试件加热,可获得约27～7430℃/s的理论温升率;用高速相机连续实时记录高温动态云纹干涉条纹,获得了1000幅/s的拍摄频率,将这两种技术结合,模拟连续波激光辐照金属靶材产生的温升效应,并对变形过程进行测试,为激光结构破坏机理基础性研究提供了新方法,表明云纹干涉法用于高温动态变形测试完全可行。