启明星2#反应堆临界运行方式的堆芯物理方案初步研究

本工作提出利用中国先进研究堆乏燃料组件构造既能在加速器驱动下次临界运行,也能临界运行的启明星2#反应堆堆芯方案。采用MVP-BURN蒙特卡罗燃耗程序,对反应堆临界运行方式下的堆芯方案进行了优化选择,给出了优选方案的核特性参数。     

基于蒙特卡罗方法的三维燃耗计算研究

采用通过编写连接MCNP程序和ORIGEN2程序的接口处理程序的方法进行快中子系统的燃耗计算。由MCNP、ORIGEN2、接口处理程序和截面文件组成的软件系统可用于燃料或堆芯非均匀布置快中子系统的燃料同位素成分和燃耗反应性损失计算,在燃耗反应性损失计算中采用了伪裂变产物的方法。介绍程序系统的研制情况,并给出用该软件系统计算中国实验快堆首炉堆芯和OECD/NEAMOX燃料快堆基准题的燃耗计算结果。     

压水堆核电站停堆工况硼失控稀释事故风险研究

以我国大亚湾核电站为例,对压水堆电站停堆工况下硼失控稀释的潜在事故谱进行了系统的分析并归类,然后采用 PSA 方法并基于法国核电站 750 堆年运行经验反馈数据,对其潜在事故风险进行了定性和定量评价,提出了有针对性的降低事故风险的建议和措施。     

中国先进研究堆全堆芯扩散计算

基于物理启动、同位素生产以及空间燃耗不同考虑的全堆芯模型,采用少群扩散方法对中国先进研究堆(CARR)堆芯进行计算。通过对选定的换料方案进行堆芯第1～3炉的临界计算,得到了各炉初/末期的反应性、中子注量率以及功率分布。并且采用隐式燃耗方法模拟了CARR堆芯燃耗过程,得到了堆芯燃耗分布,分析了堆运行过程中产生的裂变产物份额并给出了中毒反应性效应。确定了CARR的基本物理特性参数,完成了CARR物理详细设计工作,为CARR最终安全分析报告的编写以及将来的运行提供必要的数据。     

CARR冷中子源物理方案研究

冷中子源是中国先进研究堆(CARR)作为应用平台开展中子散射实验的重要系统。本文建立了可开展冷中子源装置氢系统物理方案研究的计算程序和方法。对影响核发热和冷中子增益的多种因素进行了计算和优化选择,确定了氢系统物理方案。分析结果表明:符合CARR冷中子源自身特点且在国际上具有创新意义的月牙形冷包结构,在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。     

CARR水冷同位素生产研究

水冷同位素的生产是CARR堆的一项重要应用,通过对CARR生产水冷同位素的可行性研究,提出了一系列方案并获得初步结果。从经济性和安全性角度对靶件进行的设计优化计算工作如下。 1)水冷同位素产额计算分析。经济性指标计算结果的准确性对于方案优化好坏有重大影响。 2)应用Monte Carlo法直接得到反应率,大大提高了同位素产额和靶件释热率计算精度。     

温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比。结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好。     

基于SIMPLEC算法的高温热管启动特性数值模拟

为研究高温液态金属热管的瞬态特性,开发了高温热管瞬态分析程序,程序可模拟高温液态金属热管自凝固状态启动过程中涉及到的复杂的相变、蒸气流动及气液交界面的传质传热特性。热管管壁与吸液芯区域采用纯导热模型,考虑了吸液芯内部工质的熔化和凝固以及气液界面的蒸发和冷凝。蒸气模型采用一维的尘气模型(DGM),该模型可精确描述热管启动过程中不同阶段的蒸气的运动特性。热管启动过程中蒸气为高度可压缩,因此蒸气速度与压力的求解采用可压缩流动的SIMPLEC算法进行计算。最后程序模拟了钠热管的启动过程,并与试验数据进行了比较。结果表明,程序模拟结果与试验数据符合较好。     

钼铼合金对掉落临界安全的影响

发射阶段的掉落临界安全是空间快堆设计中的重点和难点。目前空间快堆保证掉落临界安全的常用手段之一是采用谱移材料兼作结构材料。钼铼（Mo-Re）合金因其优异的谱移性能和高温性能常用作空间快堆的谱移材料和结构材料。本文以美国Prometheus基本型堆芯方案为研究对象，采用MCNP程序计算并分析了不同Re含量的Mo-Re合金对掉落临界安全的影响及其机理。计算结果及分析表明：Re含量不同，反应堆掉落工况对临界安全影响也不同；能谱软化和Re含量增加引起的Re共振吸收增强是最严重掉落工况转变的主要因素。