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中国铅基研究实验堆绕丝燃料组件热工水力分析

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原子能科学技术 2015年第B05期49卷 167-173页

作者：葛增芳周涛柏云清宋勇中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室安徽合肥230031

在铅基研究反应堆燃料组件设计中,燃料棒之间的绕丝可减少燃料棒在运行过程的机械振动,并使冷却剂在各子通道间有效混合,对绕丝燃料组件内冷却剂的热工水力分析将对燃料组件的设计与优化具有重要意义。本文通过CFD方法对中国铅基研究实... 详细信息

在铅基研究反应堆燃料组件设计中,燃料棒之间的绕丝可减少燃料棒在运行过程的机械振动,并使冷却剂在各子通道间有效混合,对绕丝燃料组件内冷却剂的热工水力分析将对燃料组件的设计与优化具有重要意义。本文通过CFD方法对中国铅基研究实验堆(CLEAR-Ⅰ)燃料组件参考设计内的冷却剂流动换热过程进行数值模拟,并分析绕丝组件的速度场、温度场等流场特征量的分布规律。结果表明:绕丝在流场中起着搅混冷却剂的作用,内通道搅混较外通道相对均匀;组件内横向流强度、摩擦系数在入口段先迅速变化,后在充分发展区呈波浪状在其平均值上下波动,努塞尔数变化规律与之类似;包壳最高温度满足安全设计限值。

关键词：铅基研究反应堆绕丝燃料组件 CFD数值分析

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液态金属与传统介质下槽式集热管性能对比

太阳能学报 2020年第7期41卷 214-221页

作者：吴闽强孔繁丽朱志强柏云清中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230027

对比液态铅铋、液态钠、熔盐及导热油的热物性,从换热和储能性能等方面探讨液态金属作为传热介质在槽式集热管中应用的可行性。基于能量守恒原理建立槽式集热管二维稳态传热模型,通过与文献实验结果对比,验证数值计算模型的准确性。在... 详细信息

对比液态铅铋、液态钠、熔盐及导热油的热物性,从换热和储能性能等方面探讨液态金属作为传热介质在槽式集热管中应用的可行性。基于能量守恒原理建立槽式集热管二维稳态传热模型,通过与文献实验结果对比,验证数值计算模型的准确性。在此基础上,分析不同传热介质下槽式集热管的集热性能及其影响规律。结果表明:液态金属作为传热介质具有较好的换热性能有助于提高集热效率,熔盐作为储能介质更具经济性;不同传热介质下的集热效率变化规律相似,其中阳光辐射指数DNI、出口温度及压强对集热效率影响较大,环境风速的影响相对较小。

关键词：太阳能集热管液态金属数值模拟集热效率槽式太阳能热发电

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半周加热下集热管内液态铅铋传热特性研究

太阳能学报 2019年第4期40卷 950-956页

作者：吴闽强朱志强黄望哩柏云清中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230027

建立液态铅铋合金在太阳能高温集热管内对流传热数值计算模型。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程及能量方程,研究半周加热半周绝热边界条件下集热管内液态铅铋合金的传热性能。研究结果表明:构建湍流普朗特数模型的方法可用于半周加... 详细信息

建立液态铅铋合金在太阳能高温集热管内对流传热数值计算模型。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程及能量方程,研究半周加热半周绝热边界条件下集热管内液态铅铋合金的传热性能。研究结果表明:构建湍流普朗特数模型的方法可用于半周加热半周绝热下集热管内液态铅铋传热性能的数值模拟;液态铅铋的质量流量对换热性能的影响较大,热流密度大小对换热性能影响较小,绝热面努塞尔数Nu始终高于加热面;相比传统熔盐介质,液态铅铋传热性能更佳,在提高系统工作温度、降低集热管热量损失方面具有潜力。

关键词：太阳能槽式集热管半周热流密度液态铅铋

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新型槽式集热管液态铅铋传热下集热性能分析

工程热物理学报 2019年第5期40卷 1131-1138页

作者：吴闽强柏云清朱志强黄望哩中国科学院核能安全技术研究所中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230027

针对熔盐或导热油传热下传统槽式集热管高温条件下集热效率低、热量损失严重的问题,提出了一种采用液态铅铋(LBE)作为传热介质的新型槽式集热管,建立了新型槽式集热管的二维稳态传热模型。基于该模型研究了太阳直射辐射强度、液态铅铋... 详细信息

针对熔盐或导热油传热下传统槽式集热管高温条件下集热效率低、热量损失严重的问题,提出了一种采用液态铅铋(LBE)作为传热介质的新型槽式集热管,建立了新型槽式集热管的二维稳态传热模型。基于该模型研究了太阳直射辐射强度、液态铅铋进口温度、涂层发射率、环境温度及风速对该新型槽式集热管集热性能的影响。此外,通过对比液态LBE及熔盐与导热油的热物性,对其在光热领域的应用进行了分析。结果表明,液态铅铋传热下该新型集热管相比传统集热管集热效率提高显著;太阳直射辐射强度、进口温度及涂层发射率对新型集热管性能影响严重,环境温度及风速的影响相对较弱;实际应用中,液态LBE作为传热介质结合其他介质间接储能的光热系统更为现实可行。

关键词：液态铅铋新型槽式集热管二维经验模拟集热性能

基于RELAP5-HD的中国铅基研究实验堆模拟机热工水力模型开发与分析

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原子能科学技术 2015年第B05期49卷 153-160页

作者：张光雨宋勇徐鹏汪建业柏云清中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230027

中国铅基研究实验堆(CLEAR-Ⅰ)是针对加速器驱动次临界装置和第4代铅冷快堆发展需求设计的能实现临界和加速器驱动次临界双模式运行的新型反应堆,具有良好的中子学与热工水力学特性,并具备固有安全性。CLEAR-Ⅰ模拟机是针对中国铅基研... 详细信息

中国铅基研究实验堆(CLEAR-Ⅰ)是针对加速器驱动次临界装置和第4代铅冷快堆发展需求设计的能实现临界和加速器驱动次临界双模式运行的新型反应堆,具有良好的中子学与热工水力学特性,并具备固有安全性。CLEAR-Ⅰ模拟机是针对中国铅基研究实验堆开发的全物理过程仿真系统,能够实现设计方案校核、控制方案验证、运行工况仿真等功能,本文利用热工水力学仿真程序RELAP5-HD开发了其临界运行状态下的热工水力模型,包括一维模型及三维模型,并对模型进行了稳态和瞬态情况下的仿真验证。仿真结果表明,基于RELAP5-HD程序所建立的中国铅基研究实验堆热工水力模型合理可行,能进一步用于反应堆控制方案及控制策略研究。

关键词： REI AP5-HD 中国铅基研究实验堆模拟机热工水力模型

加速器驱动铅铋冷却自然循环次临界堆束流瞬变事故研究

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核技术 2015年第1期38卷 91-96页

作者：汪振王刚辜峙钘柏云清龙鹏程中国科学院核能安全技术研究所中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026

利用FDS团队(Fission&Fusion Design Study)开发的中子学与热工水力学耦合安全分析软件,对一种加速器驱动铅铋自然循环次临界反应堆的束流中断及束流超功率事故进行了模拟分析。计算结果表明:加速器驱动次临界洁净核能系统(Accelerator ... 详细信息

利用FDS团队(Fission&Fusion Design Study)开发的中子学与热工水力学耦合安全分析软件,对一种加速器驱动铅铋自然循环次临界反应堆的束流中断及束流超功率事故进行了模拟分析。计算结果表明:加速器驱动次临界洁净核能系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)次临界堆的功率对束流瞬变的响应几乎是瞬时的;事故工况下,自然循环会根据堆芯功率自动调整至重新达到稳定;失束时间越长,材料温度降得越低,功率瞬间恢复值越低,束流恢复后,材料温度回升的速度越快;束流200%超功率事故发生后堆芯功率最终稳定在初始功率值的192.2%,燃料温度增幅最大,为286 K,燃料和包壳不会发生损坏和熔化,冷却剂不会发生沸腾。

关键词：加速器驱动次临界洁净核能系统失束束流超功率中子学与热工水力学耦合

Thermo-Mechanical Analyses of the High Heat Flux Component for ITER Dual Functional Lithium Lead Test Blanket Module

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Plasma Science and Technology 2009年第2期11卷 236-240页

作者：陈红丽柏云清 Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences

The finite element code ANSYS is used to calculate the temperature and stress distributions for the first wall of DFLL-TBM （dual functional lithium lead-test blanket module）, for testing in ITER. Preliminary analyses indicate that not only the low temperature design rules, the well-known 3Sin rules, are satisfied for the first wall, but the additional high temperature structural design criteria for the creep damage limits and creep-ratcheting limits are met as well.

关键词： ITER test blanket module (TBM) liquid blanket thermo-mechanical analysis

高温包层内多层插件流道内液态铅锂MHD流动数值分析

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核科学与工程 2016年第6期36卷 795-801页

作者：张恒孟孜周涛柏云清中国科学院核能安全技术研究所中国科学院中子输运理论与辐射安全重点实验室合肥230031

包层是聚变反应堆能量转换和提取的关键部件,聚变高温制氢堆(FDS-Ⅲ)高温液态铅锂包层(HTL)中采用创新型多层插件(MFCI)技术,由SiC_f/SiC组成的流道插件使液态铅锂实现了1 000℃左右出口温度,从而达到更高的热电转换效率和制氢能力。液... 详细信息

包层是聚变反应堆能量转换和提取的关键部件,聚变高温制氢堆(FDS-Ⅲ)高温液态铅锂包层(HTL)中采用创新型多层插件(MFCI)技术,由SiC_f/SiC组成的流道插件使液态铅锂实现了1 000℃左右出口温度,从而达到更高的热电转换效率和制氢能力。液态金属磁流体动力学效应MHD效应是HTL包层的重点问题之一。本文以高温包层结构为参考,采用FDS团队自主开发的磁流体动力学与热工水力学耦合模拟软件MTC,对高哈特曼数下典型多层插件流道内的液态铅锂MHD流动特性进行了数值模拟,分析了不同插件电导率对流道之间电磁耦合现象的影响。

关键词：液态金属MHD 高温包层电磁耦合现象多层插件高哈特曼数数值模拟

聚变制氢堆高温液态包层热工水力学新概念研究

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核科学与工程 2005年第4期25卷 374-378页

作者：陈红丽吴宜灿柏云清中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031

在深入分析聚变堆包层设计要求和目前技术发展水平的基础上,根据热化学工艺制氢需要高温热的要求,提出了一个基于技术相对成熟的低活化铁素体/马氏体钢作为主要结构材料、高压氦气与液态LiPb合金作为冷却剂、具有创新性“多层流道插件... 详细信息

在深入分析聚变堆包层设计要求和目前技术发展水平的基础上,根据热化学工艺制氢需要高温热的要求,提出了一个基于技术相对成熟的低活化铁素体/马氏体钢作为主要结构材料、高压氦气与液态LiPb合金作为冷却剂、具有创新性“多层流道插件”结构方案以获得高温热能的包层热工水力学概念,建立了热工水力学模型,在利用有限元数值模拟程序进行模拟计算的基础上分析了这种新概念包层的可行性。

关键词：聚变能高温制氢液态包层热工水力学