热管反应堆多物理耦合平台初步研究

作     者：李相越 肖维 张滕飞 李沛杰 刘晓晶 Li Xiangyue;Xiao Wei;Zhang Tengfei;Li Peijie;Liu Xiaojing

作者机构：上海交通大学核科学与工程学院上海200240 

出 版 物：《核动力工程》 (Nuclear Power Engineering)

年 卷 期：2021年第42卷第2期

页      面：208-212页

核心收录：

学科分类：082703[工学-核技术及应用] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0703[理学-化学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11805122和11922505) 中国科协青年人才托举工程(2019QNRC001) 

主　　题：热管反应堆 多物理耦合 数值模拟 KRUSTY 开源程序 

摘      要：为实现高精度、高置信度的核能系统先进数值模拟技术,探究核能系统内部真实的物理过程,本文开发了中子物理-固体导热-应力分析的三维高精度核热固多物理耦合计算平台MPCH,可开展核反应堆的中子输运、热扩散和热膨胀的多物理耦合计算。该程序基于Picard迭代的外耦合框架,整合了开源蒙特卡罗程序OpenMC、有限元程序Nektar++和SfePy。本文以新型空间热管反应堆KRUSTY为对象,在核热固耦合的计算框架下对其进行计算分析。多物理耦合计算结果表明,该耦合平台能够有效预测KRUSTY反应堆的有效增殖因子变化、功率分布、温度分布及热膨胀现象;在4 kW的堆芯热功率下,全堆局部温差为21.6K,热应力导致的形变率为2.47%,核热固耦合的作用会使堆芯的温度分布更加均匀。该多物理耦合计算程序的设计对新堆设计、研发和校核具有重要作用。