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基于裂变矩阵的谐波计算及其在气冷微堆功率监测中的应用 被引量：1
1
作者 申鹏飞 张鹏 +5 位作者 周梦飞 张成龙 袁媛 刘国明 霍小东 王侃 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1459-1466,共8页
气冷微堆受限于堆芯体积及堆内高温高辐照运行环境,仅能布置少量堆外探测器用于功率监测。采用基于裂变矩阵产生高阶谐波的谐波展开法进行堆芯功率重构。通过反应堆蒙特卡罗程序RMC统计裂变矩阵,使用瑞利商迭代法求解特征向量,构造高阶... 气冷微堆受限于堆芯体积及堆内高温高辐照运行环境,仅能布置少量堆外探测器用于功率监测。采用基于裂变矩阵产生高阶谐波的谐波展开法进行堆芯功率重构。通过反应堆蒙特卡罗程序RMC统计裂变矩阵,使用瑞利商迭代法求解特征向量,构造高阶谐波库;将堆芯三维功率分布用高阶谐波展开,结合探测器响应矩阵,实现三维功率在线监测。进一步研究了温度、燃耗、控制棒棒位对功率重构精度的影响,结果表明:温度、燃耗变化的工况下,气冷微堆节块平均功率的重构值与蒙特卡罗模拟参考值之间的均方根相对误差小于3%,最大相对误差小于5%;控制棒棒位变化对重构精度的影响较大,通过采用临近棒位的谐波组进行功率重构,均方根相对误差小于3%。验证结果为气冷微堆在线监测系统的后续研发提供参考。 展开更多
关键词 气冷微堆 裂变矩阵 谐波展开法 功率重构
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基于谐波参数化方法预测控制棒棒位
2
作者 申鹏飞 张成龙 +5 位作者 张鹏 周梦飞 袁媛 刘国明 霍小东 王侃 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1452-1458,共7页
微型堆中控制棒棒位的准确探测对于微纳型核能系统的远程实时监测和无人化智能化运营至关重要,也会影响功率在线监测的精度。本文提出了一种谐波参数化方法,将高阶谐波拟合为控制棒棒位的多项式函数矩阵,构造探测器响应方程,通过搜索棒... 微型堆中控制棒棒位的准确探测对于微纳型核能系统的远程实时监测和无人化智能化运营至关重要,也会影响功率在线监测的精度。本文提出了一种谐波参数化方法,将高阶谐波拟合为控制棒棒位的多项式函数矩阵,构造探测器响应方程,通过搜索棒位以最小化残差来实现精准的控制棒棒位预测,同时可得到对应的高阶谐波及堆芯重构功率。基于棱柱式气冷堆模型完成验证,数值结果表明,预测棒位的平均偏差为1.6 cm,预测精度较高;相比于固定高阶谐波,节块级功率重构的最大均方根相对误差从6.1%降至3%以内,最大相对误差从14.5%降至5%以内。这些结果验证了谐波参数化方法预测控制棒棒位以及改善堆芯功率重构精度的可行性,并为后续气冷微堆在线监测及故障诊断提供了一种思路。 展开更多
关键词 气冷微堆 谐波参数化方法 控制棒棒位预测 功率重构
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气冷微堆动态特性分析与稳态运行方案设计
3
作者 邱磊磊 范遂 +2 位作者 魏新宇 廖圣勇 孙培伟 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-144,共6页
气冷微堆是一个高度集成的系统,所涉及的设备是高度耦合和相互约束的。文章通过理论推导,建立了5 MW气冷微堆的动态仿真模型,并分析了系统的动态特性,在此基础上提出了气冷微堆稳态运行方案设计方法。模型稳态计算结果与设计值的相对误... 气冷微堆是一个高度集成的系统,所涉及的设备是高度耦合和相互约束的。文章通过理论推导,建立了5 MW气冷微堆的动态仿真模型,并分析了系统的动态特性,在此基础上提出了气冷微堆稳态运行方案设计方法。模型稳态计算结果与设计值的相对误差小于1%,瞬态计算结果与实验结果趋势一致,流量最大误差小于0.53 kg/s,压力最大误差小于0.027 MPa。稳态运行方案为:在50%FP~100%FP(FP为满负荷)负荷水平,随负荷的减小,反应堆出口氦气温度和转子转速保持不变;在0%FP~50%FP负荷水平,随负荷的减小,反应堆出口氦气温度和转速线性减小;在0%FP~100%FP负荷水平,预冷器和间冷器出口氦气温度不变。所提出的稳态运行方案保证了气冷微堆在大范围变工况时安全、稳定和高效地运行。 展开更多
关键词 气冷微堆 动态仿真模型 动态特性 稳态运行方案
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气冷微堆运行场景分析
4
作者 苏怡慧 张刚和 +1 位作者 易珂 杜宇 《科技视界》 2024年第17期54-56,共3页
与传统的大型核电站相比,微型反应堆具有更小型化的设计和模块化组合的特点,可以更好地适应不同的应用场景。它们通常具有更高的安全性和可靠性,并且能够更好地集成到现有能源系统中。文章分析了不同场景下气冷微堆的运行能力和运行活动... 与传统的大型核电站相比,微型反应堆具有更小型化的设计和模块化组合的特点,可以更好地适应不同的应用场景。它们通常具有更高的安全性和可靠性,并且能够更好地集成到现有能源系统中。文章分析了不同场景下气冷微堆的运行能力和运行活动,通过将运用Arcadia方法系统建模的方式分析出的部分相关联的运行功能、运行活动进行组合,以得到气冷微堆作为陆上移动堆应用下对应的启动运行场景、停运运行场景、正常运行场景、异常运行场景、事故运行场景。分析所得到的这些活动、过程、需要、功能,可为后续微堆不同应用场景下的运行分析提供参考。 展开更多
关键词 气冷微堆 Arcadia方法论 运行过程分析 场景分析
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气冷微堆自启停运行方案研究
5
作者 司天琪 杜宇 +2 位作者 易珂 张刚和 苏怡慧 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期58-62,共5页
气冷微堆作为微型核电源,可以为偏远地区微电网提供可靠电源。由于气冷微堆具有输出功率小、建造地址偏僻等特点,同时考虑经济性,应尽可能降低其运行配置来提高气冷微堆自动化运行能力,因此需要大力开展气冷微堆自动化运行的研究。自启... 气冷微堆作为微型核电源,可以为偏远地区微电网提供可靠电源。由于气冷微堆具有输出功率小、建造地址偏僻等特点,同时考虑经济性,应尽可能降低其运行配置来提高气冷微堆自动化运行能力,因此需要大力开展气冷微堆自动化运行的研究。自启停控制系统(APS)是气冷微堆实现自动化运行的一项关键技术。本文提出了一种气冷微堆自启停运行方案的设计方法。基于气冷微堆系统设计及特性,首先对启停过程进行策略分析,再开展APS设计和顺控逻辑模型构建,最后对APS设计方案进行仿真验证。验证结果表明,对于启停过程执行APS逻辑,其重要参数的变化曲线符合逻辑预期结果。因此,本文提出的气冷微堆自启停运行方案设计方法有效可行。 展开更多
关键词 气冷微堆 自启停 顺序控制 逻辑模型
原文传递
基于COMSOL Multiphysics的中子扩散问题求解以及气冷微堆应用分析
6
作者 黄政 袁媛 +1 位作者 刘国明 陈巧艳 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期565-575,共11页
基于三维有限元程序COMSOL Multiphysics的“系数形式偏微分方程接口”开发了中子扩散方程的求解模型,利用COMSOL Multiphysics的特征值和瞬态求解器分别对稳态和瞬态中子扩散方程进行了求解。通过与二维的2D-TWIGL基准题(包括稳态和瞬... 基于三维有限元程序COMSOL Multiphysics的“系数形式偏微分方程接口”开发了中子扩散方程的求解模型,利用COMSOL Multiphysics的特征值和瞬态求解器分别对稳态和瞬态中子扩散方程进行了求解。通过与二维的2D-TWIGL基准题(包括稳态和瞬态工况)以及三维的3D IAEA PWR基准题的计算结果进行对比,验证了所开发中子扩散方程求解模型的正确性。针对气冷微堆堆芯进行建模,采用蒙特卡罗程序RMC生成双群和25群的群常数,利用该中子扩散求解模型开展了气冷微堆堆芯临界计算,结果分别与连续能量和多群蒙特卡罗计算参考值进行对比。结果表明:得到的有效增殖因数以及三维功率分布总体上能与对应的多群蒙特卡罗参考值较好吻合。与连续能量蒙特卡罗参考值相比,采用25能群的结果较双群划分方式更为准确。对于气冷微堆堆型,能群结构划分方式对结果精度的影响显著。采用精细能群划分能改善计算精度,但会使得求解所需资源和时间大幅上升。 展开更多
关键词 高温气冷堆 气冷微堆 中子扩散方程 COMSOL Multiphysics 棱柱型燃料组件
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基于CFD的气冷微堆堆芯与非能动余热排出系统一体化数值分析
7
作者 黄政 张朔婷 +4 位作者 董建华 王贺南 刘国明 陈巧艳 堵树宏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1182-1192,共11页
为了在事故条件下导出气冷微堆堆芯余热,本文提出了一种非能动余热排出系统(简称余排系统)设计。余排系统的自然循环流动换热和反应堆堆芯的温度分布具有紧密的耦合反馈作用,对于事故条件下的余排系统换热性能和燃料最高温度有重要影响... 为了在事故条件下导出气冷微堆堆芯余热,本文提出了一种非能动余热排出系统(简称余排系统)设计。余排系统的自然循环流动换热和反应堆堆芯的温度分布具有紧密的耦合反馈作用,对于事故条件下的余排系统换热性能和燃料最高温度有重要影响。本文基于COMSOL Multiphysics软件,针对棱柱型气冷微堆设计,开发了包含反应堆堆芯和余排系统的一体化流动传热计算模型,并与MHTGR基准题和方腔自然对流基准题开展了关键模型验证。利用该计算模型分别研究了正常运行稳态和失流未失压事故瞬态工况下的余排系统工作特性以及堆芯温度响应状态,评估了该系统对事故的缓解效果。计算结果表明,正常运行工况下,余排系统空气自然循环流动规则平稳,带热造成的热损耗水平可以接受,不会显著影响堆芯温度。在失流未失压事故工况下,余排系统早期换热功率较高,后期由于压力容器壁面温度的下降而逐渐降低。总体而言,该系统能有效导出堆芯热量,从而保证堆芯结构的完整性。本文建立的一体化CFD计算模型能用于气冷微堆余排系统的方案设计以及事故安全分析评价。 展开更多
关键词 高温气冷堆 气冷微堆 非能动余热排出系统 COMSOL Multiphysics 自然循环
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气冷微堆燃料设计的中子学特性影响研究 被引量：3
8
作者 张成龙 刘国明 +1 位作者 贺楷 朱思阳 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2062-2069,共8页
为分析气冷微堆燃料设计的中子学特性影响,基于方形燃料组件模型,利用蒙特卡罗程序RMC研究了TRISO颗粒、燃料芯块在燃料设计中的主要参量对组件中子学特性的影响。研究结果表明,燃料颗粒体积占比和包覆层厚度不变时,组件寿期随燃料核芯... 为分析气冷微堆燃料设计的中子学特性影响,基于方形燃料组件模型,利用蒙特卡罗程序RMC研究了TRISO颗粒、燃料芯块在燃料设计中的主要参量对组件中子学特性的影响。研究结果表明,燃料颗粒体积占比和包覆层厚度不变时,组件寿期随燃料核芯直径的增大先显著增大,而后趋于平稳;燃料颗粒体积占比和燃料核芯直径不变时,组件寿期随包覆层厚度的增大而减小;燃料装载量不变时,芯块直径增大,组件寿期显著增大,而芯块高度影响较小;无燃料区厚度的增加对组件中子学特性有明显的负面影响,基体材料密度、基体杂质硼当量对组件中子学特性的影响较小。研究结果将为后续气冷微堆包覆颗粒弥散燃料的设计优化提供指导。 展开更多
关键词 气冷微堆 燃料设计 中子学特性
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气冷微堆核燃料运输包容安全浅析
9
作者 郝建生 王晰 焦少阳 《科技视界》 2022年第33期158-160,共3页
气冷微堆是核能系统创新发展的新堆型,其核燃料运输的包容安全性是监管的重要关注项。研究了核燃料运输包容安全相关的法规标准,分析了包容设计准则,归纳了包容计算的基本思路和方法;总结了包容系统设计的经验,确定了氦泄漏检验的参考... 气冷微堆是核能系统创新发展的新堆型,其核燃料运输的包容安全性是监管的重要关注项。研究了核燃料运输包容安全相关的法规标准,分析了包容设计准则,归纳了包容计算的基本思路和方法;总结了包容系统设计的经验,确定了氦泄漏检验的参考方法和要求。通过对核燃料运输包容安全相关问题进行分析,为气冷微堆核燃料运输包容设计和安全分析提供一种参考方法。 展开更多
关键词 气冷微堆 核燃料运输 包容 安全
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