双面冷却环形燃料元件的几何尺寸优化

针对双面冷却环形燃料元件,建立了计算元件内流量分配、温度场分布和径向最高温度位置沿元件轴向分布的相关数学物理模型,编制了热工水力计算程序,制定了评估环形燃料元件几何设计优劣性的3个评价指标,获得了双面冷却环形燃料元件的最优尺寸设计范围。计算结果表明,优化后的环形燃料元件具有良好的热工水力特性,优化后的几何尺寸与麻省理工学院选择的尺寸吻合良好,验证了程序的可靠性和正确性。     

缓发中子计算燃料元件破损方法研究

当燃料元件发生破损时,裂变产物会释放到主冷却剂中,引起主冷却剂放射性水平增加。根据燃料元件破损的监测数据,采用一定的计算方法,计算燃料元件破损数目,可为核电厂处理元件破损事故、确保反应堆和人员安全提供重要依据。本文对缓发中子先驱核产生、释放、迁移和探测器响应等过程进行深入研究,并对每个过程建立了数学计算模型,形成了1套根据缓发中子监测数据来计算燃料元件破损数目的方法。该方法可适用于多数反应堆的燃料元件破损数目计算。     

元件盒形的热中子利用系数与热中子通量不均匀性

本文探讨了水水反应堆中把元件棒组成元件盒后的非均匀栅内的热中子利用系数的计算方法,并讨论了元件盒内热中子通量分布的不均匀性。文中提出把热中子利用系数分解为盒内利用系数和元件棒利用系数两个因子。先用扩散理论或多次碰撞理论处理带覆盖层的均匀栅内的热中子利用系数,然后把盒内介质转化成相当的均匀介质,求出整个元件盒内的通量分布,计算盒内利用系数。最后利用所得计算公式计算了一个游泳池反应堆元件盒形的热中子利用系数和通量分布,并与按完全均匀栅计算得到的结果作了比较。     

板型元件组件少群参数计算程序PICM研究

针对板型元件组件少群参数计算问题,对组件几何模型建立、燃料板共振计算、板型元件组件中子输运计算以及整个计算流程进行研究,并以此为基础编制板型元件组件计算程序PICM。通过对国际原子能机构(IAEA)板型基准问题的计算来验证PICM程序的计算正确性,结果表明PICM程序能够准确进行板型元件组件少群参数的计算。     

SONG—共振计算模块程序开发

栅格程序SONG的开发以各类新型反应堆的研发为主要目标,采用Stamm’ler方法和空间相关丹可夫(SDDM)方法进行共振计算,其共振计算模块在几何上具备对棒状和板状燃料元件的处理能力。Stamm’ler方法是基于等价理论的传统共振计算方法,该方法简单高效但无法考虑燃料元件内的精细空间自屏效应。SDDM方法在Stamm’ler方法基础上,进一步考虑燃料元件内不同区域的相关概率计算,实现了燃料元件内部空间相关共振自屏计算。现有Stamm’ler方法和SDDM方法相关理论均只针对棒状燃料元件,SONG程序中不仅实现了上述方法在棒状燃料中的应用,同时将其推广到板状燃料元件共振计算中,从而实现了多几何、多方法的共振计算模块。数值计算表明,SONG共振计算相关理论模型正确,共振计算精度满足要求。     

TOPAZ-2型空间核反应堆电源转换器除气研究

结合热离子发电元件工作环境,分析了TOPAZ-2型空间核反应堆电源热离子发电元件除气的必要性。根据电源结构特点,确定氦气腔体、热离子发电元件发射极和接收极、铯集气腔体和冷却剂内套管为主要除气部件。利用CFD程序和专用程序分别计算得到堆芯容器和热离子发电元件额定工况下的工作温度,结合部件除气要求最终确定了各部件除气工况。编制了用于热离子发电元件发射极和接收极除气计算的二维传热程序,通过对比程序计算结果与单根热离子发电元件除气试验结果验证了程序编制的正确性。利用该程序计算得到热离子发电元件发射极和接收极的除气功率。综合电源除气部件除气工况、除气环境要求和除气计算结果,确定了转换器除气方案。     

弥散型燃料元件等效热传导系数的有限元模拟

弥散型燃料元件的热传导与燃料颗粒的数量、形状、大小及其分布,以及元件的几何形状和堆芯内热工条件等密切相关.采用细观计算力学的方法,按照燃料颗粒不同的排布方式从整个元件中取出单胞和代表体积单元,运用有限元法计算了弥散型燃料元件在不同温度、燃耗和颗粒体积含量下的等效热传导系数,并和理论公式进行了比较.结果表明,计算值和MaxweU模型的理论值最为接近.     

十字型燃料元件堆芯的计算

十字型燃料元件的制造是反应堆工程领域的一项成就。中能中子高通量反应堆CM使用了这种燃料元件,建设中的研究堆пиK也将使用这种燃料元件。十字型燃料元件可以在非常宽的热流密度范围内工作,热流密度可以达到15．4MW／m^2。可以将这种燃料元件制成各种尺寸,对于不同的反应堆采用各种排列。这种燃料元件是稍微带有扭转度的十字型燃料元件,彼此直接联接。装载这种燃料元件的反应堆堆芯热物理计算出现了一个本质上的矛盾。如果考虑了反应堆参数测量的误差和运行过程中额定功率的偏差,那么在计算放热系数的时候,如果采用传统的用于计算燃料元件表面光滑热通道的公式,这种高热流密度的情况将进入强烈沸腾的范围,而且临界储备小。但是,CM反应堆的大量运行经验证明,受应力条件下十字型燃料元件的工作是可靠的。     

球床式水冷堆堆芯热工水力特性分析

以计算流体力学(CFD)为基础,对球床式水冷堆堆芯燃料元件进行三维建模、网格划分和数值计算,采用Fortran 90编制了用于球床式水冷堆堆芯热工水力计算和安全分析微机型仿真程序STAP和TSAP,并对球床式水冷堆堆芯稳态、瞬态工况进行热工水力计算。计算结果表明:燃料元件温度的最大值出现在微小间隙区域位置,速度最大值出现在与该元件接触的燃料元件微小间隙区域的中间位置;燃料元件的表面温度远小于该堆型的设计极限温度,满足安全准则;引入反应性扰动的瞬态工况下,冷却剂的温度突然增加,随后逐步下降,达到稳定。燃料元件表面温度逐步增加,然后逐步降低至稳定状态。     

新燃料元件运输容器热工安全分析及试验验证

新燃料元件运输容器是为运输493反应堆燃料元件设计的专用设备。为保证燃料元件在运输过程中的安全性,使运输容器及燃料元件的各项性能指标符合标准GB 11806-2004的要求,对运输容器进行了热工设计计算和验证试验。通过计算与相应热工试验结果的比较,验证了运输容器热工设计的准确性。采用该运输容器运输新燃料元件,在正常运输工况和事故运输工况下可保证燃料元件的安全,完全满足GB 11806-2004的规定。     

串列加速器光学元件线性准直公差特性分析

本文讨论了串列加速器安装公差的计算原则和设计方法,给出了各种光学元件的公差分配和合成特性,并以HI-13串列加速器为例,具体地计算了各光学元件的公差要求。     

300#反应堆乏燃料元件转运屏蔽吊筒的放射性屏蔽校核计算

介绍了根据300#堆乏燃料元件组件的实测剂量数据,对初步设计的乏燃料元件转运屏蔽吊筒的放射性屏蔽进行的详细校核计算。给出了乏燃料元件屏蔽前后不同距离处的剂量率。计算结果与实际验证表明屏蔽吊筒所选取的屏蔽厚度是合适的。     

星形架爪子遮盖处的元件壁面温度

用电阻网络模拟方法计算了元件的温度分布,确定了热点的位置和最高壁面温度值。 元件简图示于图1。计算所用参数见表1。为保证内外流道的宽度,元件上下端置有星形定位架,它有三个爪子,爪子宽3毫米,高10毫米。由于元件内壁被爪子遮盖的区域传热恶化,计算时将此处当作绝热的。元件的上下端面也按绝热考虑。     

HTR-10球形燃料元件模型分析

中国的高温气冷堆(HTR-10)属球床型高温气冷堆,采用球形燃料元件.在运行工况下,由于温度和辐照引起的应力变化会使燃料元件发生失效,对其进行分析可更多了解燃料元件内的情况.本文主要介绍了球形燃料元件的基本结构,以及燃料元件的温度分布、应力分析、破损率计算模型,并计算了在一定堆工条件下的温度和应力分布.     

高通量工程试验堆堆芯物理量的简易估算

文中通过一些有效近似,根据单群中子模型建立了计算堆芯初始有效增殖系数、元件燃耗、元件热中子积分通量和元件积分功率等物理量的计算公式。     

快堆燃料组件内精细功率分布的计算

堆芯热通道因子是堆芯热工设计及安全分析的一项重要参数,确定热通道因子需用中子学计算给出较准确的燃料组件内元件棒功率分布。在三维六角形几何节块扩散理论基础上,使用多项式重构的方法计算节块内中子通量密度分布和功率密度分布。针对快堆六角形燃料组件的特点,用小六角形积分的方法计算组件内元件棒功率,得到组件内各元件棒功率分布。在NAS程序基础上,编制了元件棒功率分布计算模块NAS PIN。通过与蒙特卡罗程序的校验可发现,二者计算结果符合较好,计算精度可满足工程设计的需要。     

温度反馈阶跃反应性输入下的燃料元件温度场分析

对燃料元件的非稳态温度场进行分析计算.结合反应堆物理、堆芯元件传热和与温度耦合的物性参数,给出了物理数学模型.采用稳定的差分格式进行计算,获得了有温度反馈阶跃反应性输入条件下的棒状燃料元件温度分布和变化规律,计算结果的精度较高,对堆芯热工设计与运行安全分析有参考价值,特别对处于经常变工况的核动力反应堆更有现实意义.     

环形燃料元件小堆的概念设计

环形燃料元件小堆是世界上目前比较先进的堆型。研究设计了一个环形燃料元件小堆,开发出适于环形燃料堆计算的软件和方法。采用整组件束棒计算堆芯少群参数的方法大大提高了计算精度。计算了堆芯的有效增殖系数、所有控制毒物的单个价值以及总价值、堆芯从室温到工作温度的温度效应等堆芯参数。结果表明:设计的环形燃料元件堆具有良好的稳定性和安全性,可以作为一代新堆。     

SNRE堆芯物理计算分析

采用蒙特卡罗方法的MCNP程序对小型核火箭发动机(SNRE)的堆芯建立了5个不同精细程度的计算模型,并对其有效增殖因子、转鼓价值和功率分布进行了计算。模型分析结果表明:元件均匀化处理可以满足一般的反应性计算,而要得到元件内部功率分布则必须采用精细描述元件的模型。参数计算结果表明:SNRE堆芯基本物理特性合理,转鼓控制价值足够,功率分布均匀合理,满足设计要求。     

高温气冷堆抗氧化燃料元件氧化行为分析

通过复杂化学平衡计算,对高温气冷堆抗氧化燃料元件在正常运行和极端事故工况下的氧化行为进行了理论分析。结果表明高温气冷堆在出现大量空气或者水进入堆芯的极端事故工况下,抗氧化燃料元件能够起抗氧化保护作用,保持燃料元件的完整性。然而在正常运行工况下,抗氧化燃料元件可能会发生活化氧化,抗氧化涂层的完整性可能会被破坏。通过计算提出适当提高He中CO浓度来防止抗氧化燃料元件被活化氧化。