超高性能混凝土预应力锚固齿块承压性能研究

为提高齿块的承压性能与耐久性能，以连续刚构桥预应力锚固齿块为研究对象，开展超高性能混凝土(UHPC)锚固齿块的承压性能试验，研究了局压与全压荷载作用下锚固齿块的抗裂性能、极限承载力、破坏特征和五种典型局部效应，并提出了UHPC预应力锚固齿块局压承载力计算公式。结果表明：UHPC能有效提高锚固齿块的抗裂性能和承压能力。相较于普通混凝土(NC)预应力锚固齿块，局压荷载作用下UHPC预应力锚固齿块的抗裂性能和极限承载能力分别提高了2.51倍和3.27倍，提升效果显著，在进行UHPC预应力锚固齿块设计时，在保证其力学性能并兼顾经济性的条件下，建议其尺寸设计为NC预应力锚固齿块的0.75倍。局部承压下，UHPC预应力锚固齿块的破坏模式与NC预应力锚固齿块存在明显区别，UHPC预应力锚固齿块的整体性更好，仅在底板和齿块出现微小裂缝，荷载-位移曲线具有明显屈服平台；同时，所有锚固齿块均呈现显著的“锚下劈裂效应”和“锚后牵拉效应”;最后，基于试验结果和有限元分析，对UHPC预应力锚固齿块局部区承载能力计算公式进行了修正，计算结果精度为95%,可为UHPC预应力锚固齿块的工程实际运用提供理论参考。     

一种热管熔盐堆塔式温差发电系统设计及分析

熔盐堆作为第四代先进反应堆的重要堆型之一，以高沸点熔盐为核燃料熔融载体，具有高温输出、常压操作等特点。而基于温差发电的热管熔盐堆，兼具了熔盐堆、热管和温差发电的优势，具有输出温度高、热电转换效率高、结构简单及安全可靠等优点，在能源系统领域具有极大的优势，是外太空及深海探测任务的理想能源。但因堆芯熔盐低热导率而形成的热管密集排布给热管冷凝段的温差发电传热设计带来了难题。针对该堆型设计需求，本文提出适于熔盐堆的热管-温差发电耦合系统结构并进行了传热分析。堆芯热管冷凝段采用塔式温差发电系统结构设计，整体热端座与堆芯热管冷凝端相配合，形成从下至上的第1层至第N层热段套；冷端座套置于热端座外，内设冷端热管通道；热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间贴有温差发电片，发电片间隙采用保温棉减少漏热。采用Ansys Workbench开展了适于热管熔盐堆的4层塔式温差发电系统传热仿真模拟，分析表明：系统运行的高温热管最高温度为696℃时，整体塔座温度分布均匀，热量有效利用率大于96%，系统漏热量小于4%，发电片两侧温差大于490℃，利于提高热电转换效率，设计具有可行性，有利于推动温差发电在热管熔盐堆中的应用...     

液态燃料熔盐堆排盐罐非能动余热排出特性研究

液态燃料熔盐堆具有较高的经济性、安全性及燃料在线处理等多种特点。紧急排盐非能动余热排出系统（Emergency Draining Salt Passive Residual Heat Removal System,EDS-PRHRS）是液态燃料熔盐堆独有的余热排出系统设计，其中排盐罐中熔盐能否安全导出余热是EDS-PRHRS设计的基础。为了研究EDS-PRHRS排盐罐运行过程中的瞬态特性，本文以30 MW熔盐堆紧急排盐罐为研究对象，通过计算流体力学分析软件Fluent对EDS-PRHRS排盐罐进行熔盐耦合换热元件的余热排出瞬态数值模拟，并针对排盐罐相关参数进行敏感性分析。分析结果表明：余热排出过程中换热元件外壁面和熔盐热点温度随时间变化存在峰值，且通过提高换热元件轴向高度、增强气隙层壁面发射率可以显著降低温度峰值，延后排盐时间可以略微降低峰值，此外采用三角形排布可以延缓局部凝固时间。研究结果可为EDS-PRHRS提供设计参考。     

水溶液堆中子学优化和提取方式对99Mo生产效率的影响研究

医用同位素生产水溶液堆(Medical Isotope Production aqueous Reactor,MIPR)具有尺寸小、功率低和固有安全性高等优点，是⁹⁹Mo和其他医用同位素生产的较佳候选堆型之一。本文重点研究低富集铀启堆模式下的提取方式以及处理能力对MIPR生产⁹⁹Mo效率的影响。采用SCALE6.1蒙特卡罗程序、ENDF/B-Ⅶ238群数据库进行计算。首先，根据已有的实验数据对MIPR中子学计算方法进行了验证，并对堆芯设计进行了中子学优化。然后，根据优化的堆芯模型对不同提取方式以及处理能力下的⁹⁹Mo生产效率进行了研究，确定了可实现临界的铀浓度与富集度范围。结果表明：在不同富集度下存在最小临界质量，且随235U富集度的增加，最小临界铀质量时的铀浓度减小；有效倍增因子随硝酸浓度增加线性减小，相应的硝酸反应性系数约为-1.400×10^-2 L·mol^-1；随着铀浓度的增加，空泡和温度反应性系数减小，对应反应性系数分别约在(-100～-250)×10^-3     

基于流热固耦合的U型管式熔盐换热器温度场与应力场分析

熔盐换热器因其系统压力低、运行稳定以及经济性能好等特点在太阳能、核能和高温制氢等领域得到广泛应用。由于熔盐运行温度高，冷热流体温差大，导致熔盐换热器主要部件中产生的热应力不可忽略。本文采用流热固耦合方法分析U型管式换热器的温度场与应力场，首先运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）分析获取了换热器主要热性能参数，并与实验结果进行对比，最大偏差约3.07%，验证了CFD流体仿真结果的准确性。在此基础上，对熔盐管壳式换热器运行工况下的传热过程进行了详细分析，获得换热器流场和温度场。最后，通过Ansys workbench有限元软件计算得到由流场、压力场和温度场耦合产生的应力场，并着重分析了与换热管及壳体相连接的管板的应力分布，给出了管板最高应力值及某些路径的应力变化规律。结果表明：应力较大的部位发生在管板的布管区与非布管的连接区域，位于近壳侧的换热管内壁处，距离管板下端面约2 mm的位置。可为熔盐换热器实际运行和结构设计提供重要参考。     

热管熔盐堆堆芯倾角对堆芯熔盐自然对流影响研究

热管熔盐堆堆芯倾角对堆芯温度分布和局部热点具有重要影响。为获得堆芯在不同倾角下内部熔盐的自然对流换热特性、优化堆芯设计和提高系统安全性，对堆芯进行三维建模，通过Fluent软件进行数值模拟，对横置和竖置放置2种情况下堆芯内熔盐自然对流的温度场和流场进行了分析，同时讨论了堆芯倾角变化对堆芯温度场及局部热点的影响。研究结果表明：局部热点始终出现在堆芯上部，相对于竖置，横置时堆芯温度场及流场更加不稳定。当倾角在5°～10°范围内，局部热点温度最高，竖置时热点温度最低。模拟结果揭示了堆芯内熔盐的自然对流特性，并为热管熔盐堆热工方面的概念设计提供了一定参考。