熔盐沿螺旋十字型单棒层流混合对流传热数值研究

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作者 姜殿强 张大林 +3 位作者 陈凯龙 田文喜 秋穗正 苏光辉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期76-84,共9页

西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆(FuSTAR)概念设计采用了螺旋十字型燃料组件。为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性,建立了螺旋十字型单棒通道模型。采用计算流体力学(CFD)方法,以实验数据验证数值计算模型,94%壁... 西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆(FuSTAR)概念设计采用了螺旋十字型燃料组件。为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性,建立了螺旋十字型单棒通道模型。采用计算流体力学(CFD)方法,以实验数据验证数值计算模型,94%壁温数据点的数值计算值与实验测量值之差在±5℃的范围内,94%平均传热系数数据点的数值计算值与实验测量值相对误差范围是−15%~15%。熔盐沿螺旋十字型棒混合对流传热的结果表明,自然对流在整体混合对流传热的影响程度与入口温度、热流密度有关;Φ/Gz(Φ为自然对流无量纲数的组合变量,Gz为格雷兹数)能更合理地评估自然对流在整体对流传热中的影响程度。此外,拟合了在30≤Re≤500,6≤Pr≤26,600≤Gr≤42000(Re为雷诺数,Pr为普朗特数,Gr为格拉晓夫数)时熔盐沿螺旋十字型单棒的层流混合对流传热关系式。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 FuSTAR 螺旋十字型燃料 层流 混合对流 计算流体力学(CFD)

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采用SCALE计算氟盐冷却高温堆产氚量的一些问题 被引量：3

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作者 彭超 朱兴望 +3 位作者 张国庆 何兆忠 乔延波 陈堃 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期73-81,共9页

氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是以熔融的氟盐(2Li F-Be F2,FLi Be)作为冷却剂、TRISO(Tri-structural Isotropic)颗粒为燃料、石墨为慢化剂的热中子反应堆。FLi Be冷却剂中的6Li、7Li、9Be和19F... 氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是以熔融的氟盐(2Li F-Be F2,FLi Be)作为冷却剂、TRISO(Tri-structural Isotropic)颗粒为燃料、石墨为慢化剂的热中子反应堆。FLi Be冷却剂中的6Li、7Li、9Be和19F等核素在中子的辐照下产生氚。氚于高温下在金属材料中具有较强的渗透性,可能对操作人员及公众造成放射性危害。氚与F原子结合生成具有强腐蚀性的TF,可能影响结构材料的力学性能和使用寿命。本文采用SCALE5.1和SCALE6(包括6.1、6.1.2和目前最新发布版本6.1.3,后文若无特别说明,SCALE6均指此三个版本)中的TRITON(Transport Rigor Implemented with Time-dependent Operation for Neutronic depletion)模块计算了典型FHR的产氚量。计算结果表明,在Li元素的产氚计算中,SCALE6的TRITON模块由于对Li元素处理不当,给计算结果带来较大差异,影响了计算的正确性。在计算9Be和19F的产氚量时,由于不同版本的SCALE采用不同的反应通道等原因,计算结果也存在差异。综合分析表明,通过SCALE计算FHR产氚量时应当优先采用SCALE6,为修正Li元素处理不当的问题,需使用TRITON中经COUPLE子模块更新整合后的截面库(TRITON默认为ft33f001)来单独运行ORIGEN-S模块。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 熔融的氟盐 氚 SCALE TRITON

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氟盐冷却高温堆主冷却剂系统^(16)N源项分析 被引量：3

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作者 周波 严睿 +7 位作者 邹杨 戴叶 朱贵凤 于世和 刘亚芬 杨璞 冀锐敏 康旭忠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期652-658,共7页

基于SCALE6.1程序包中的三维蒙特卡罗输运程序KENO-Ⅵ对氟盐冷却高温堆(FHR)堆芯中子能谱进行计算,利用Mathematica程序建立了16 N源项在主冷却剂系统内的流动模型,对FHR的主冷却剂系统16 N源项进行定量分析,对不同流速情况下主冷却剂... 基于SCALE6.1程序包中的三维蒙特卡罗输运程序KENO-Ⅵ对氟盐冷却高温堆(FHR)堆芯中子能谱进行计算,利用Mathematica程序建立了16 N源项在主冷却剂系统内的流动模型,对FHR的主冷却剂系统16 N源项进行定量分析,对不同流速情况下主冷却剂系统不同区域16 N源强分布进行研究。结果表明:当冷却剂体积流量大于4.15×102 cm3·s-1、小于4.15×106 cm3·s-1时,流动效应对主冷却剂系统内16 N源项浓度分布影响显著,在FHR的设计基准流量(4.15×104 cm3·s-1)情况下,堆芯中16 N源项占总16 N源项的76.98%,上腔室为18.89%,其余区域放射性活度占16 N总量的4.13%。所建立分析方法及结论可为FHR的工程设计、辐射防护设计及源项的精确分析等提供参考。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 主冷却剂系统 16N源项

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固有安全一体化小型氟盐冷却高温堆初步概念设计研究 被引量：2

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作者 张大林 秦浩 +11 位作者 王式保 李新宇 姜殿强 闵鑫 吕鑫狄 周星光 周磊 傅瑶 卓文彬 厉井钢 汤春桃 庄少欣 《中国基础科学》 2021年第4期15-20,共6页

面向偏远地区及特殊场景能源需求,本文提出一体化小型氟盐冷却高温堆Fu STAR系统的初步概念设计方案。该反应堆采用氟盐冷却堆芯,高温低压运行,配合布雷顿循环进行能量转换,具有固有安全、结构紧凑、多能联供的优势。本文介绍了Fu STAR... 面向偏远地区及特殊场景能源需求,本文提出一体化小型氟盐冷却高温堆Fu STAR系统的初步概念设计方案。该反应堆采用氟盐冷却堆芯,高温低压运行,配合布雷顿循环进行能量转换,具有固有安全、结构紧凑、多能联供的优势。本文介绍了Fu STAR的设计理念以及物理、热工、安全系统设计方案,为各分系统设计优化和总体适配提供参考。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 固有安全 偏远地区 概念设计

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氟盐冷却高温堆氚输运特性数值研究 被引量：2

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作者 秦浩 王成龙 +3 位作者 张大林 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期434-440,共7页

氚的控制是限制氟盐冷却高温堆(FHR)发展的关键问题,欲实现氚的有效控制,首先需明确氚在熔盐堆一回路中的输运行为。本文阐明了氚在熔盐堆一回路中的输运特性,包括氚的产生及存在形态的分化、石墨对氚的吸附、氚在熔盐中的溶解与扩散以... 氚的控制是限制氟盐冷却高温堆(FHR)发展的关键问题,欲实现氚的有效控制,首先需明确氚在熔盐堆一回路中的输运行为。本文阐明了氚在熔盐堆一回路中的输运特性,包括氚的产生及存在形态的分化、石墨对氚的吸附、氚在熔盐中的溶解与扩散以及氚在管壁材料中的渗透等。针对氚在熔盐堆一回路中的输运行为,建立了数学物理模型,基于FORTRAN语言开发了适用于FHR的氚输运特性分析程序TAPAS。通过将实验数据与程序计算结果对比,说明了TAPAS程序计算的合理性和准确性。利用TAPAS对模块化移动式氟盐冷却高温堆(TFHR)中氚的输运特性进行了分析。计算表明,TFHR的初始产氚率约为5.54×10^(-8) mol/s,一回路中的氚主要以T2形式存在,腐蚀反应主要发生在热管段入口处。反应堆运行25EFPD(等效满功率天)后,石墨吸附氚达到限值。反应堆稳态运行时,T2向管壁表面的渗透速率可视为常数,其值为8.35μmol/EFPD。本研究可为FHR的研究设计和辐射防护提供参考。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 氚输运特性 腐蚀 渗透 扩散

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氟盐冷却高温堆精细中子通量密度分布计算方法研究 被引量：2

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作者 杨璞 邹杨 +4 位作者 严睿 周波 戴叶 于世和 冀锐敏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1749-1755,共7页

氟盐冷却高温堆(FHR)作为第4代核能系统,对安全性和经济性更加注重。FHR全空间中子通量密度的精细分布数据对于材料构件的辐照损伤计算、放射性源项分析以及辐射屏蔽设计等均有重要意义。针对这一需求,本文采用离散纵标(SN)方法为蒙特卡... 氟盐冷却高温堆(FHR)作为第4代核能系统,对安全性和经济性更加注重。FHR全空间中子通量密度的精细分布数据对于材料构件的辐照损伤计算、放射性源项分析以及辐射屏蔽设计等均有重要意义。针对这一需求,本文采用离散纵标(SN)方法为蒙特卡罗(MC)方法偏倚计算提供所需的源偏倚和权窗参数,使蒙特卡罗粒子均匀地分布于整个计算模型空间,从而有效降低中子通量密度分布计算的统计误差。在该方法的基础上,编写了耦合程序SN2MCNP,并使用该程序对FHR全空间的中子通量密度分布进行了精细计算。经对比验证,在同样的计算时间和统计方法的要求下,单独使用MCNP计算的结果中,只有30.1%的相对误差达到要求(<10%),而使用SN2MCNP的计算结果中则有99.6%的相对误差达到要求(<10%)。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 耦合方法 DENOVO MCNP 中子通量密度 共轭中子通量密度

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圆柱容器内生成单粒径颗粒堆积的两阶段重力落球算法 被引量：1

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作者 刘峰瑞 黄建平 +1 位作者 黎忠 王纳秀 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期58-64,共7页

球床型氟盐冷却高温堆(Pebble-bed Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,PB-FHR)是下一代核反应堆堆型之一,它融合了高温气冷堆的石墨基质包覆颗粒燃料球技术和熔盐堆的高温熔盐冷却剂技术。堆芯热工水力模拟计算(如在线换... 球床型氟盐冷却高温堆(Pebble-bed Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,PB-FHR)是下一代核反应堆堆型之一,它融合了高温气冷堆的石墨基质包覆颗粒燃料球技术和熔盐堆的高温熔盐冷却剂技术。堆芯热工水力模拟计算(如在线换料模拟)常需要首先得到不同孔隙率的随机燃料球堆积。为此提出了一种可以高效地在圆柱形容器内部随机生成单一粒径且不同密实度的颗粒堆积的算法。算法分为两个阶段:首先类似传统颗粒自由下落方法来生成柔性颗粒的初始堆积(取颗粒杨氏模量远小于实际值);其次令初始堆积恢复刚性,通过限定时间步的大小和引入能量耗散机制使得堆积缓慢而自由地膨胀,从而逐渐消除初始堆积中的颗粒间重合。模拟结果表明,膨胀算法在计算效率上有较大优势,并且可以覆盖从松散到密实的堆积范围。通过控制自由下落阶段的杨氏模量、摩擦系数、缓慢膨胀阶段的摩擦系数这三个变量来控制堆积的孔隙率和计算效率。 展开更多

关键词 球床型氟盐冷却高温堆 燃料球 堆积算法 离散元法

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工质替代FLiBe研究涡流二极管单向特性的模化分析 被引量：1

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作者 吴燕华 曹寅 +2 位作者 曲世祥 何兆忠 陈堃 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期56-59,共4页

涡流二极管作为氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的关键设备,其单向性将影响FHR事故工况下排出堆芯余热的能力和正常工况时堆芯的热损失。为了研究在冷却剂FLi Be熔盐工质下涡流... 涡流二极管作为氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的关键设备,其单向性将影响FHR事故工况下排出堆芯余热的能力和正常工况时堆芯的热损失。为了研究在冷却剂FLi Be熔盐工质下涡流二极管的单向特性,并解决FLi Be较强腐蚀性、高熔点直接进行实验难度较大及成本较高的问题,本文采用比较安全和便于实验的水、#22透平油和HTS-1作为FLi Be的替代工质,通过相似理论进行流体模化,并采用数值模拟方法研究模化方法的可行性。结果表明:采用HTS-1、水和#22透平油工质代替FLi Be研究相同结构尺寸涡流二极管内的单向特性是可行的。HTS-1模化FLi Be在涡流二极管内流动可实现完全相似,水和#22透平油模化FLi Be可实现部分相似。通过数值模拟初步验证部分相似模化方法是可行的。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 非能动余热排出系统 涡流二极管 模化分析 FLIBE

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氟盐冷却高温堆半实物仿真及初步测试 被引量：1

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作者 阮见 邹杨 +3 位作者 KENDRICK J 李明海 PETERSON P F 徐洪杰 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期659-665,共7页

基于半实物仿真理论,完善了氟盐冷却高温堆设计Mark-1的缩比模型CIET装置的功能,使该装置更能反映出反应堆运行的特点。借助MATLAB与LabVIEW的串口通信功能,在该装置的控制系统中增加中子动力学模型、反应性反馈模型以及温度控制和功率... 基于半实物仿真理论,完善了氟盐冷却高温堆设计Mark-1的缩比模型CIET装置的功能,使该装置更能反映出反应堆运行的特点。借助MATLAB与LabVIEW的串口通信功能,在该装置的控制系统中增加中子动力学模型、反应性反馈模型以及温度控制和功率控制模型,使该装置能模拟Mark-1设计的一回路的运行。温度控制实验的测试结果显示,实验装置的加热器能迅速响应控制器的输出,达到设定的目标温度;通过对点堆功率控制模型的PID参数优化,获得较好的功率控制参数和调控结果,为后续优化控制逻辑、研究参数不确定性影响等奠定基础。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 半实物仿真 串口通信 控制逻辑

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小型氟盐冷却高温堆SCO_(2)布雷顿循环冷端特性研究

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作者 许家源 赵全斌 +3 位作者 孙剑锋 刘秀婷 张大林 卓文斌 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1720-1730,共11页

氟盐冷却高温堆与SCO_(2)布雷顿循环耦合发电系统具有固有安全性高、效率高、可模块化建造等优点,但SCO_(2)布雷顿循环系统对于冷端参数十分敏感,严重影响循环系统性能。本文以小型氟盐冷却高温堆SCO_(2)布雷顿循环系统为对象,开展在SCO... 氟盐冷却高温堆与SCO_(2)布雷顿循环耦合发电系统具有固有安全性高、效率高、可模块化建造等优点,但SCO_(2)布雷顿循环系统对于冷端参数十分敏感,严重影响循环系统性能。本文以小型氟盐冷却高温堆SCO_(2)布雷顿循环系统为对象,开展在SCO_(2)冷端扰动下系统的动态特性研究,并探究变负荷过程中冷端参数变化对系统性能的影响。结果表明:在降负荷过程中,主压缩机对入口温度和入口压力的敏感性逐渐增强;低负荷状态下,主压缩机入口温度扰动1℃,出口压力变化最高7 MPa,效率变化最高6.82%;主压缩机入口压力扰动0.1 MPa,出口压力变化最高6.33 MPa,效率变化最高6.23%。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 SCO_(2)布雷顿循环 动态特性 变负荷

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氟盐冷却高温堆空气布雷顿循环系统瞬态行为研究 被引量：1

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作者 阮见 邹杨 +3 位作者 李明海 周波 朱贵凤 徐洪杰 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期22-26,共5页

基于Mark-1氟盐冷却高温堆(FHR)系统的热力循环特点,研究FHR耦合空气布雷顿循环系统的热电转换效率。通过研究压气机与透平计算方法,在其实际工作特性曲线的基础上,分析布雷顿循环空气温度和流量变化对FHR系统的影响,以及在非额定工况... 基于Mark-1氟盐冷却高温堆(FHR)系统的热力循环特点,研究FHR耦合空气布雷顿循环系统的热电转换效率。通过研究压气机与透平计算方法,在其实际工作特性曲线的基础上,分析布雷顿循环空气温度和流量变化对FHR系统的影响,以及在非额定工况下运行时系统效率的瞬态变化规律。计算结果显示系统,循环效率随着空气流量增加而逐渐下降,最高可达42.6%;空气流量变化量在小于5%额定流量范围内使循环效率变化幅度小于2%,但超出该范围后可根据效率变化曲线选择不同的系统再热运行方案;此外循环效率随着空气入口温度增加逐渐下降,系统效率变化幅度在1%以内。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 布雷顿循环 热电转换效率 瞬态分析

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基于修改后RELAP5/MOD3.2的氟盐高温堆实验回路分析 被引量：1

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作者 许荣栓 刘利民 +4 位作者 王宁 张大林 王成龙 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期828-835,共8页

大型热工流体整体效应系统实验(CIET)台架是为模拟氟盐冷却高温堆(FHR)热工水力响应而设计的实验回路,采用DOWTHERM A模拟氟盐作为冷却剂。通过在RELAP5/MOD3.2程序中加入DOWTHERM A物性参数以及传热关系式,计算FHR实验回路CIET在两种... 大型热工流体整体效应系统实验(CIET)台架是为模拟氟盐冷却高温堆(FHR)热工水力响应而设计的实验回路,采用DOWTHERM A模拟氟盐作为冷却剂。通过在RELAP5/MOD3.2程序中加入DOWTHERM A物性参数以及传热关系式,计算FHR实验回路CIET在两种工况下的热工水力行为,并与实验结果进行对比,计算工况包括强迫循环条件与自然循环条件。计算结果表明:在强迫循环条件下,堆芯热量主要靠盘管式空气换热器(CTAH)排出,堆芯进出口冷却剂温度及CTAH出口冷却剂温度与实验值符合良好,CTAH进口冷却剂温度与实验值有些微偏差;在自然循环工况中,堆芯热量主要通过DHX与堆芯辅助冷却系统(DRACS)回路的换热带走,DHX及DRACS的流量与实验值接近,相对误差在10%左右,验证了修正后RELAP5/MOD3.2的正确性。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 CIET RELAP5/MOD3.2

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FHR在全厂断电事故下对RVACS散热能力的要求

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作者 赵晶 王凯 +2 位作者 焦小伟 何兆忠 陈堃 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期77-83,共7页

氟盐冷却高温堆(Fluoride salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是一种采用包覆颗粒燃料、高温熔融氟盐冷却剂的先进反应堆。部分FHR概念采用了反应堆容器辅助冷却系统(Reactor Vessel Auxiliary Cooling System,RVACS)导出事故... 氟盐冷却高温堆(Fluoride salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是一种采用包覆颗粒燃料、高温熔融氟盐冷却剂的先进反应堆。部分FHR概念采用了反应堆容器辅助冷却系统(Reactor Vessel Auxiliary Cooling System,RVACS)导出事故下的堆芯余热。RVACS通过导热、对流换热、辐射换热等非能动过程,在事故发生时将堆芯余热排出至大气中。本文采用中国科学院上海应用物理研究所设计的10 MW FHR作为基准,利用RELAP5-MS程序,对其在全厂断电事故下的瞬态过程进行了模拟,验证了RVACS的余热导出能力。本文进一步研究了高反应堆功率情况下的全厂断电事故的瞬态过程,探讨了不同反应堆功率的FHR对RVACS散热能力的要求。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 反应堆容器辅助冷却系统 RELAP5-MS 全厂断电

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低流速下涡流二极管单向性实验研究

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作者 吴燕华 何兆忠 陈堃 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期606-610,共5页

为研究氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的控流装置——涡流二极管在低流速下的性能参数,建立了实验装置,测试了在水工质下由3D打印尼龙材料涡流二极管的单向特性,并由实验结果得... 为研究氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的控流装置——涡流二极管在低流速下的性能参数,建立了实验装置,测试了在水工质下由3D打印尼龙材料涡流二极管的单向特性,并由实验结果得到相同结构尺寸的涡流二极管在FliBe工质下的压降值。研究结果表明,本文实验流量范围内测得的涡流二极管单向性随雷诺数的增加不断升高,最大值为23。正向流动阻力系数随雷诺数的升高不断降低,反向流动阻力系数随雷诺数的增大先增大后降低。研究结果还表明本文研究的涡流二极管结构不适用于小功率氟盐冷却高温堆非能动余热排出系统的设计。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 非能动衰变热排出系统 涡流二极管 单向性 FLIBE 压降

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氟盐冷却高温堆氚输运特性瞬态分析

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作者 秦浩 王成龙 +2 位作者 秋穗正 田文喜 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期795-801,共7页

氚是熔盐堆运行过程中的固有产物,具有强腐蚀性和渗透性,是限制熔盐堆技术发展的瓶颈问题之一。本文围绕氟盐冷却高温堆(FHR)中氚输运特性在事故工况下的瞬态响应开展研究,主要讨论在无保护反应性引入(URI)及无保护冷却剂入口过冷(UOC)... 氚是熔盐堆运行过程中的固有产物,具有强腐蚀性和渗透性,是限制熔盐堆技术发展的瓶颈问题之一。本文围绕氟盐冷却高温堆(FHR)中氚输运特性在事故工况下的瞬态响应开展研究,主要讨论在无保护反应性引入(URI)及无保护冷却剂入口过冷(UOC)事故下,熔盐堆一回路中的氚产率、石墨吸附量、熔盐溶解量、腐蚀与沉积反应以及氚向二回路的扩散等特性。研究发现,瞬态条件下氚输运特性较稳态时更为复杂多变,呈现出强烈的动态耦合特点,这对氚控设备的性能提出了更高的要求。计算表明,在URI和UOC事故下,氚向二回路的扩散速率均降低,不需投入额外的氚控安全设施。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 氚 输运特性 瞬态工况

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小型氟盐冷却高温堆一回路系统动态建模及仿真

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作者 刘亦然 朱建敏 +1 位作者 卫丹靖 张薇 《仪器仪表用户》 2022年第2期47-55,共9页

建立了小型氟盐冷却高温堆一回路系统的完整动态模型。该动态模型包含反应堆堆芯物理模型、反应堆热工水力模型、腔室换热模型、一回路流量模型,以及各种执行机构与探测器。设计了功率控制回路与反应堆出口冷却剂温度控制回路,将控制回... 建立了小型氟盐冷却高温堆一回路系统的完整动态模型。该动态模型包含反应堆堆芯物理模型、反应堆热工水力模型、腔室换热模型、一回路流量模型,以及各种执行机构与探测器。设计了功率控制回路与反应堆出口冷却剂温度控制回路,将控制回路实施在所建立的动态模型中进行仿真计算。仿真结果表明,动态模型的稳态与瞬态响应特性都可以很好地符合设计需求。该动态模型为后续先进控制系统的设计提供了基础。 展开更多

关键词 氟盐冷却高温堆 数学模型 仿真 控制系统

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一体化小型氟盐冷却高温堆瞬态特性分析 被引量：2

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作者 谢雪松 程懋松 +2 位作者 何兆忠 王凯 戴志敏 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期79-88,共10页

根据下一代核能系统的发展目标,提出了采用自然循环的一体化小型氟盐冷却高温堆的概念。利用修改后的RELAR5-MS系统分析程序,建立了一体化小型氟盐冷却高温堆模型,并得到其稳态特性参数。在此基础上,对其在满功率运行状态下的反应性引... 根据下一代核能系统的发展目标,提出了采用自然循环的一体化小型氟盐冷却高温堆的概念。利用修改后的RELAR5-MS系统分析程序,建立了一体化小型氟盐冷却高温堆模型,并得到其稳态特性参数。在此基础上,对其在满功率运行状态下的反应性引入事故和失热阱事故进行了分析。分析计算表明,在反应性事故工况下,由于自然循环的存在,堆芯冷却剂流量随着堆芯温度发生动态变化,最终达到新的稳态,燃料棒和冷却剂温度均处于安全限值范围内。在失热阱事故下,反应堆负反馈的特性使得堆芯功率逐渐降低并实现自动停堆,即使不考虑余热排出系统的作用,燃料组件和冷却剂温度上升缓慢,在140 h内,燃料棒和冷却剂温度均处于全限值范围内。结果表明,一回路采用自然循环冷却的一体化小型氟盐冷却高温堆具有良好的固有安全性。 展开更多

关键词 一体化小型氟盐冷却高温堆 RELAP5-MS 自然循环 安全特性

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小型氟盐冷却高温堆耦合布雷顿循环系统分析与研究 被引量：1

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作者 刘秀婷 黄彦平 +3 位作者 汪杨乐 刘光旭 卓文彬 李新宇 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期20-26,共7页

为满足小型氟盐冷却高温堆(FHR)能量转换需求,开发与之匹配的高效、紧凑、无水冷却动力转换系统,本文对比了超临界二氧化碳(SCO_(2))、空气、氩气(Ar)、氮气(N_(2))、氙气(Xe)5种气体工质在不同布雷顿循环构型中的热电转换效率、㶲效率、... 为满足小型氟盐冷却高温堆(FHR)能量转换需求,开发与之匹配的高效、紧凑、无水冷却动力转换系统,本文对比了超临界二氧化碳(SCO_(2))、空气、氩气(Ar)、氮气(N_(2))、氙气(Xe)5种气体工质在不同布雷顿循环构型中的热电转换效率、㶲效率、㶲损失分布。研究发现,SCO_(2)布雷顿循环相比其它工质循环具有最高的热电转换效率和㶲效率,且结构更为紧凑,易于小型化和模块化,与小型氟盐冷却高温堆耦合更具优势;进而对SCO_(2)布雷顿循环进行构型优化,得出匹配小型氟盐冷却高温堆的最佳循环构型方式,构成固有安全模块化小型氟盐冷却高温堆热电转换系统,为西部能源利用提供新研究思路。 展开更多

关键词 小型氟盐冷却高温堆(FHR) 布雷顿循环 超临界二氧化碳(SCO_(2)) 㶲分析

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GPU加速的球床式氟盐冷却高温堆堆芯热工水力程序研发

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作者 鄂彦志 邹杨 +2 位作者 郭威 彭玉 徐洪杰 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期59-68,共10页

球床式氟盐冷却高温堆(Pebble Bed Fluoride-salt Cooled High Temperature Reactor,PB-FHR)是一种先进的第四代反应堆。三维堆芯热工水力程序能够模拟具有复杂空间效应的工况,但计算耗时较高。图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU... 球床式氟盐冷却高温堆(Pebble Bed Fluoride-salt Cooled High Temperature Reactor,PB-FHR)是一种先进的第四代反应堆。三维堆芯热工水力程序能够模拟具有复杂空间效应的工况,但计算耗时较高。图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)具有大量计算单元,可有效提高程序的计算速度。本文研发了GPU加速的PB-FHR堆芯热工水力程序(GPU-accelerated Thermal Hydraulic Code,GATH),采用非热平衡多孔介质模型建立堆芯物理模型,研究并实现了GPU高速求解算法。对PB-FHR的堆芯模型进行了热工水力分析,与商用计算流体力学软件ANSYS CFX的计算结果进行了对比,验证了程序的正确性。GPU加速性能分析的结果表明,程序整体的加速比率可达8.39倍,证明所研发的GPU求解算法能有效提升堆芯热工水力分析的计算效率。 展开更多

关键词 球床式氟盐冷却高温堆 GPU加速 热工水力 非热平衡多孔介质

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1 GWt PB-FHR负荷跟踪运行特性分析

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作者 张洁 阮见 +3 位作者 何龙 李明海 戴叶 蔡翔舟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1055-1062,共8页

为研究熔盐堆系统在商业应用中的价值,分析其是否满足电网负荷的变化需求和安全运行的能力,本文以1 GWt球床式氟盐冷却高温堆(PB-FHR)为研究对象,仿真计算其在负荷跟踪模式下的瞬态行为和运行特性。以RELAP5/MOD4.0程序为研究工具,并植... 为研究熔盐堆系统在商业应用中的价值,分析其是否满足电网负荷的变化需求和安全运行的能力,本文以1 GWt球床式氟盐冷却高温堆(PB-FHR)为研究对象,仿真计算其在负荷跟踪模式下的瞬态行为和运行特性。以RELAP5/MOD4.0程序为研究工具,并植入相关的熔盐物性与计算关系式,建立氟盐冷却高温堆的热工水力系统与功率控制系统的仿真模型,对典型负荷工况参数变化情况下控制系统的响应特性进行仿真分析。结果表明:该氟盐冷却高温堆系统在设计的控制逻辑的调控下,展示出良好的负荷跟踪运行能力,堆芯功率能迅速响应负荷变化,功率超调和温度超调小,反应堆的运行参数始终处于合理的运行范围内。 展开更多

关键词 球床式氟盐冷却高温堆 功率控制 负荷跟踪

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