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2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆滞留盘管优化设计

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核动力工程 2022年第6期43卷 133-138页

作者：王成才徐辉张学勇杨照东晏桂珍王燕辉杨中伟山东核电设备制造有限公司山东烟台265118 山东省核电设备工程技术研究中心山东烟台265118 烟台市核电设备工程技术研究中心山东烟台265118

液态燃料钍基熔盐实验堆滞留盘管是熔盐堆尾气处理系统的重要核安全级设备,为尾气中短寿命核素衰变提供封闭环境,同时去除衰变热,降低其后碘吸附床和活性炭吸附床的温度。本文介绍了业主提供的2 MWt液态燃料钍基熔盐实验堆滞留盘管原设... 详细信息

液态燃料钍基熔盐实验堆滞留盘管是熔盐堆尾气处理系统的重要核安全级设备,为尾气中短寿命核素衰变提供封闭环境,同时去除衰变热,降低其后碘吸附床和活性炭吸附床的温度。本文介绍了业主提供的2 MWt液态燃料钍基熔盐实验堆滞留盘管原设计方案中存在的问题及结构优化后的新设计方案。优化后的滞留盘管设计方案具有散热性好、泄漏点少(焊缝少)、容易施焊、便于检测监控维修、用材少等优点,具有较好的可靠性和经济性。

关键词：钍基熔盐堆滞留盘管外罩优化设计

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钍基熔盐堆旋叶式气水分离器工作原理分析

核动力工程 2015年第1期36卷 137-140页

作者：王建军孙立成蔡报炜张娜娜阎昌琪哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 四川大学水利水电学院.成都610065

通过实验研究和数值模拟的方法对熔盐堆脱气系统中旋叶式气泡分离器的工作原理进行研究;对照实验现象和数值模拟得到的流场分布,对气泡汇集、聚合和最终气芯的形成过程进行分析。结果表明:水在搅浑叶片的导流作用下会形成一种存在较大... 详细信息

通过实验研究和数值模拟的方法对熔盐堆脱气系统中旋叶式气泡分离器的工作原理进行研究;对照实验现象和数值模拟得到的流场分布,对气泡汇集、聚合和最终气芯的形成过程进行分析。结果表明:水在搅浑叶片的导流作用下会形成一种存在较大径向压力梯度的旋转流动,且径向压力梯度提供的向心力大于流体旋转运动产生的离心力,使得水流中的气泡流向分离器中心;分离器中心区域的径向压力梯度很大且气泡相对运动速度很低,满足气泡发生聚合的条件,因而汇集到中心的气泡会聚合并最终形成稳定的气芯,从而实现对流体中气相的连续分离。

关键词：钍基熔盐堆旋叶式气水分离器气泡聚合

钍基熔盐堆尾气分离装置的分离性能及优化设计研究

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钍基熔盐堆尾气分离装置的分离性能及优化设计研究

作者：武梦丹华东理工大学

学位级别：硕士

废气处理系统是钍基熔盐堆的重要组成部分,其采用气固分离装置可提高废气排放标准并提取固体颗粒以重复利用。作为系统的关键部件,气固分离装置直接决定了系统的能效。然而,核电系统大多采用单一的过滤式分离装置,压降较大,并且维修费... 详细信息

废气处理系统是钍基熔盐堆的重要组成部分,其采用气固分离装置可提高废气排放标准并提取固体颗粒以重复利用。作为系统的关键部件,气固分离装置直接决定了系统的能效。然而,核电系统大多采用单一的过滤式分离装置,压降较大,并且维修费用较高。基于以上考虑,本文将轴流叶片-过滤组合式分离装置应用于核电尾气处理系统中,采用CFD软件fluent对其分离性能及其影响因素进行数值模拟研究,并在此基础上,通过结构优化,提出了新型旋风百叶-过滤组合式分离装置,进一步分析验证了该新型结构的高效性。本文的主要研究内容及结果如下:首先,建立了轴流叶片-过滤组合式分离装置的流体力学模型,运用CFD软件fluent对其进行数值模拟研究,通过相关文献验证了数值模拟方法的可行性和准确性;然后,基于此模型和方法,对轴流叶片-过滤组合式分离装置进行了气相流场和气固两相流场的数值模拟研究,获得了详细的流场分布情况及其分离效率,进而对关键结构进行了优化设计;基于现有结构的局限性,提出了新型旋风百叶-过滤组合式分离装置,并对其气相流场和气固两相流场进行了模拟计算,获得了详细的流场分布情况、气固分离效率以及综合性能最优的旋风百叶-过滤组合式分离装置,进而基于单位压降分离效率的分析,验证分析了该新型组合式分离装置的高效性。

关键词：组合式分离装置结构优化计算流体力学分离效率钍基熔盐堆

基于多专业耦合分析的钍基熔盐堆反应堆本体设计研究

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核动力工程 2019年第5期40卷 23-28页

作者：杨洪润李翔杨立才孙英学张卓华应栋川付强中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室

基于固态燃料钍基熔盐堆(TMSR-SF1)的特点,提出了基于多专业耦合的反应堆本体设计方法。参考现有成熟的设计规范,结合固态燃料钍基熔盐堆反应堆本体的结构和功能要求,完成了反应堆本体结构设计方案,并进行了反应堆本体屏蔽设计分析、堆... 详细信息

基于固态燃料钍基熔盐堆(TMSR-SF1)的特点,提出了基于多专业耦合的反应堆本体设计方法。参考现有成熟的设计规范,结合固态燃料钍基熔盐堆反应堆本体的结构和功能要求,完成了反应堆本体结构设计方案,并进行了反应堆本体屏蔽设计分析、堆容器上顶盖传热与温度场分析、反应堆结构力学分析,最终通过本体结构设计与多专业分析的反复分析迭代,初步实现了TMSR-SF1反应堆本体设计,满足TMSR-SF1功能要求。此外,通过反应堆结构选材论证和制造可行性分析,确保了结构设计的工程可实施性。

关键词：钍基熔盐堆反应堆本体耦合分析设计

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棒状氢化锆慢化钍基熔盐堆中子学性能优化

原子能科学技术 2018年第9期52卷 1656-1664页

作者：朱帆伍建辉陈金根蔡翔舟余呈刚崔德阳彭一鹏中国科学院大学北京100049 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院先进核能创新研究院上海201800

氢化锆(ZrH)由于具有耐高温、抗辐照和慢化能力强等优点,是反应堆常用的慢化剂。本工作研究具有钍铀转换能自持运行和较低次锕系核素(MA)产量的ZrH慢化熔盐堆的堆芯物理设计方案。采用MOC程序分析了不同燃料盐对于启堆和增殖性能的影响... 详细信息

氢化锆(ZrH)由于具有耐高温、抗辐照和慢化能力强等优点,是反应堆常用的慢化剂。本工作研究具有钍铀转换能自持运行和较低次锕系核素(MA)产量的ZrH慢化熔盐堆的堆芯物理设计方案。采用MOC程序分析了不同燃料盐对于启堆和增殖性能的影响,为提高钍铀转换性能,对堆芯结构和慢化棒设计进行了优化与分析。结果表明:当熔盐体积比处于0.5~0.9时,ZrH慢化剂可将临界所需要的233 U浓度降低至2%附近;采用含增殖层设计与FLi燃料盐装载的ZrH慢化熔盐堆,50a平均钍铀转换比(CR)可达到1.028;移动式ZrH慢化棒堆芯设计可实现38a的自持运行,且堆芯寿期末的MA产量比慢化棒不移动条件下采用FLi燃料盐和FLiBe燃料盐的MA产量分别减少约43%和8%,低于相同能量输出下石墨慢化熔盐堆的MA产量。

关键词：氢化锆钍基熔盐堆钍铀转换次锕系核素

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钍基熔盐堆低碳新能源示范基地选址研究

钍基熔盐堆低碳新能源示范基地选址研究

作者：李超东华大学

学位级别：硕士

钍基熔盐堆低碳新能源示范基地由钍基熔盐堆系统、核基高温高效制氢系统和超高温熔盐储能蓄热系统组成。钍基熔盐堆采用无水冷却,可以为干旱缺水地区提供电力;输出温度高,可以实现无碳高效制氢、集中供热等;也可以通过对二氧化碳资源化... 详细信息

钍基熔盐堆低碳新能源示范基地由钍基熔盐堆系统、核基高温高效制氢系统和超高温熔盐储能蓄热系统组成。钍基熔盐堆采用无水冷却,可以为干旱缺水地区提供电力;输出温度高,可以实现无碳高效制氢、集中供热等;也可以通过对二氧化碳资源化利用以实现温室气体减排。超高温熔盐储能蓄热系统可以与西部地区丰富的太阳能、风能等资源相结合可以形成多能互补系统,大大提高新能源技术的使用效率。因此,如何根据候选厂址的相关因素确定示范基地的最优厂址成为钍基熔盐堆低碳新能源示范基地建设及推广的首要问题。为了优化钍基熔盐堆低碳新能源示范基地选址,本文综合国内核电厂选址的技术要求以及钍基熔盐堆低碳新能源示范基地的自身特点,分析了钍基熔盐堆低碳新能源示范基地的选址影响因素。综合各个具体指标的特性,运用层次分析法建立了影响因素指标集合,通过专家打分构建判断矩阵,确定了指标间的相对重要性程度。根据确定的指标权重,采用专家打分法构建子准则层隶属度矩阵,运用模糊综合评价法对候选厂址进行评价,计算出最终评判值。钍基熔盐堆低碳新能源示范基地选址评价指标体系的建立,使得对示范基地的选址评价可以系统化、规范化,对于后续同类型示范基地的建设、工业化项目推广的选址优化等具有一定的指导意义,使得钍基熔盐堆低碳新能源示范基地的选址更具有科学性,更具有普遍适用性。最后,利用示范基地的选址实例,运用本文选择的评价方法对实例中的候选厂址的相关指标进行综合评价,通过直观可视化的评价计算结果,确定候选厂址中的最优厂址,得出最优的候选厂址并与实际情况进行验证。在理论上和实际操作中为项目决策者提供一定的选址依据。

关键词：钍基熔盐堆选址层次分析法模糊综合评价方法

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钍基熔盐堆回路系统总体布置初步研究

科技视界 2021年第3期 19-21页

作者：肖韵菲唐涌涛苏应斌苏荣福干依燃中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

在“未来先进核裂变能”战略性指导下,中国科学院总结提出“钍基熔盐堆”这种第四代先进堆型,此种堆型使用我国资源丰富的钍(Th)制作为钍基核燃料,并利用较高沸点的熔盐进行冷却。论文通过对钍基熔盐堆回路系统布置方式进行研究,初步确... 详细信息

在“未来先进核裂变能”战略性指导下,中国科学院总结提出“钍基熔盐堆”这种第四代先进堆型,此种堆型使用我国资源丰富的钍(Th)制作为钍基核燃料,并利用较高沸点的熔盐进行冷却。论文通过对钍基熔盐堆回路系统布置方式进行研究,初步确定适合钍基熔盐堆回路系统布置的最优方式,在此基础上进行熔盐装载及排放管线的总体布置方案设计。

关键词：钍基熔盐堆回路系统总体布置

10MW固态燃料钍基熔盐堆稳态物理-热工耦合

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核技术 2017年第8期40卷 79-86页

作者：陈家豪张海青朱智勇中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区上海201800 中国科学院大学北京100049

固态燃料钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF1)作为第四代先进核反应堆堆型之一,继承了熔盐冷却剂和球形燃料元件的许多优点和技术基础,具有良好的经济性、设计上的固有安全性、钍铀燃料的可持续性和防核扩散... 详细信息

固态燃料钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF1)作为第四代先进核反应堆堆型之一,继承了熔盐冷却剂和球形燃料元件的许多优点和技术基础,具有良好的经济性、设计上的固有安全性、钍铀燃料的可持续性和防核扩散性。本文以10 MW固态燃料钍基熔盐堆为模型,利用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)和ANSYS Fluent等模拟程序对其进行多物理耦合分析,同时利用C++语言编写了堆芯活性区的物理-热工耦合计算程序,实现了MCNP计算结果与Fluent程序的对接,并且通过对比耦合前后结果,分析了堆芯功率密度分布、有效增殖因子、温度分布等主要参数,为熔盐堆的设计、安全性评估和操作运行提供了参考依据。

关键词：固态燃料球钍基熔盐堆物理热工耦合稳态分析

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钍基熔盐堆关键材料的辐照损伤研究进展

江西科学 2020年第2期38卷 135-146+172页

作者：周兴泰罗凤凤中国科学院上海应用物理研究所江西省科学院应用物理研究所

熔盐堆是第4代核电站的主力堆型之一,也是唯一的液体燃料反应堆,其高温、氟化物熔盐腐蚀及中子辐照等极端环境对其关键材料(包括结构材料以及核石墨材料)的综合性能提出了苛刻的要求。辐照损伤会严重影响材料的机械性能和耐腐蚀性能,是... 详细信息

熔盐堆是第4代核电站的主力堆型之一,也是唯一的液体燃料反应堆,其高温、氟化物熔盐腐蚀及中子辐照等极端环境对其关键材料(包括结构材料以及核石墨材料)的综合性能提出了苛刻的要求。辐照损伤会严重影响材料的机械性能和耐腐蚀性能,是熔盐堆关键材料面临的重要问题之一。从熔盐堆工况特点及其对材料的基本需求出发,综述了熔盐堆关键材料研究进展,并重点介绍了国内外熔盐堆关键候选材料的辐照损伤研究进展,指出了其辐照损伤的研究现状及存在的问题。

关键词：钍基熔盐堆结构材料核石墨辐照损伤