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基于RESYS程序的TOPAZ-Ⅱ反应堆系统模拟

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 112-124页

作者：吴宗芸祁琳吴明宇李杨柳杨宏伟刘天才中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

本文使用C++语言开发了面向先进核反应堆的通用反应堆系统分析程序RESYS,在该程序的基础上建立了热离子核反应堆电源TOPAZ-Ⅱ的模型,并对其启动瞬态和稳态工况进行了模拟。建立的TOPAZ-Ⅱ反应堆系统模型包括反应堆堆芯热工模型、热离子... 详细信息

本文使用C++语言开发了面向先进核反应堆的通用反应堆系统分析程序RESYS,在该程序的基础上建立了热离子核反应堆电源TOPAZ-Ⅱ的模型,并对其启动瞬态和稳态工况进行了模拟。建立的TOPAZ-Ⅱ反应堆系统模型包括反应堆堆芯热工模型、热离子静态热电转换系统模型、热排放辐射散热器模型。铯热离子转换器电流密度使用Rasor模型,并使用6组缓发中子点堆动力学模型计算反应堆堆芯裂变功率随时间的变化,考虑各结构部件对反应性的影响。计算得到的稳态电功率输出与TITAM程序的计算结果较为一致,反应堆系统热电转换效率为5.04%。计算结果验证了所开发的RESYS程序以及建立的TOPAZ-Ⅱ系统模型的正确性。

关键词： TOPAZ-Ⅱ反应堆反应堆系统分析 RESYS程序热离子热电转换

基于FR-Sdaso程序对FFTF LOFWOS Test#13基准例题的热工水力分析

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原子能科学技术 2024年第9期58卷 1884-1892页

作者：杨军叶尚尚王利霞中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

FFTF LOFWOS Test#13是美国FFTF钠冷回路式快堆进行的无保护失流试验,目的是为了证明反应堆的固有安全特性。本文采用中国原子能科学研究院自主开发的FR-Sdaso程序参加了IAEA策划发起的基于该试验的基准例题项目。利用FR-Sdaso程序将一... 详细信息

FFTF LOFWOS Test#13是美国FFTF钠冷回路式快堆进行的无保护失流试验,目的是为了证明反应堆的固有安全特性。本文采用中国原子能科学研究院自主开发的FR-Sdaso程序参加了IAEA策划发起的基于该试验的基准例题项目。利用FR-Sdaso程序将一回路主泵转速、二回路流量和空气热交换器出口钠温作为边界条件,建立了FFTF基准例题模拟模型。计算结果与FFTF LOFWOS Test#13试验结果对比分析表明,FR-Sdaso程序能较好地预测无保护失流事故后反应堆功率以及一、二回路温度和流量的瞬态变化,自然循环阶段反应堆衰变功率计算值与试验值的最大相对偏差为−7.1%,一回路3个环路自然循环流量与初始稳态值的最大相对偏差为0.65%。对于第2排和第6排PIOTA组件,由于模拟中未考虑瞬态过程中堆芯功率分布变化和组件之间的传热,出口温度的计算值较试验测量值最大偏高25.5℃,计算结果更保守。FR-Sdaso程序对FFTF LOFWOS Test#13基准例题的分析初步验证了程序堆芯和一、二回路热工水力模型的正确性。

关键词：钠冷快堆 FFTF基准例题系统分析程序 FR-Sdaso 程序验证

温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 69-83页

作者：葛攀和李敏李杨柳胡古柯国土中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建... 详细信息

热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比。结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好。

关键词：热管冷却反应堆瞬态分析高温热管温差热电转换 KRUSTY试验

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钠冷快堆系统分析软件开发及其在SHRT-45R基准题的验证

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核动力工程 2024年第S1期45卷 63-67页

作者：孙林吴宗芸张震宇薛方元王学松刘天才中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

基于最佳估算方法的钠冷快堆的系统分析软件对于反应堆系统设计和安全审评都至关重要。本研究从底层开发适用于通用堆型的钠冷快堆系统分析软件FRTAC,在卡式输入的基础上,加入图形化界面,并通过软件内部测试和第三方测试,计算功能可以... 详细信息

基于最佳估算方法的钠冷快堆的系统分析软件对于反应堆系统设计和安全审评都至关重要。本研究从底层开发适用于通用堆型的钠冷快堆系统分析软件FRTAC,在卡式输入的基础上,加入图形化界面,并通过软件内部测试和第三方测试,计算功能可以覆盖反应堆正常运行、瞬态运行、设计基准工况和部分设计扩展工况。为验证FRTAC计算的准确性,采用国际原子能机构SHRT-45R基准题进行建模与分析,结果证明堆芯冷却剂温度、流量等关键参数与实验值误差均小于10%,FRTAC计算结果准确,可用于钠冷快堆的事故分析。

关键词：钠冷快堆 FRTAC 系统分析 SHRT-45R基准题

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小型钠冷快堆核电源负荷跟踪运行模式研究

核动力工程 2024年第4期45卷 155-161页

作者：尹凯龚琳段天英侯斌戴饶棋刘勇胡加永中国原子能科学研究院核工程设计研究所北京102413

基于RELAP/GSE联合MATLAB/Simulink平台,针对小型钠冷快堆耦合斯特林热电转换模块的方案开展仿真建模,以研究某小型钠冷快堆核电源系统的负荷跟踪运行能力及运行模式。针对负荷阶跃且无控制系统介入的极端情况,分层次考验核电源各回路... 详细信息

基于RELAP/GSE联合MATLAB/Simulink平台,针对小型钠冷快堆耦合斯特林热电转换模块的方案开展仿真建模,以研究某小型钠冷快堆核电源系统的负荷跟踪运行能力及运行模式。针对负荷阶跃且无控制系统介入的极端情况,分层次考验核电源各回路系统的负荷跟踪能力,同时提出适应负荷跟踪模式下的控制方案并进行验证。仿真结果表明,该电源系统可承受±10%的负荷阶跃变化,具有较强的配合电网调峰的负荷跟踪能力。同时,本研究提出了该电源系统负荷跟踪运行模式的两套协调控制方案,通过仿真分析和比选给出了适用于小型钠冷快堆电源负荷跟踪运行模式的协调控制方案。

关键词：小型钠冷快堆斯特林负荷跟踪控制方案 Simulink

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铁电陶瓷脉冲耐压失效分布及耐压可靠性

物理学报 2024年第10期73卷 315-320页

作者：张福平李玺钦杜金梅刘雨生叶福庆中国工程物理研究院流体物理研究所产品工程设计与制造中心绵阳621900

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一.本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场(4.5 kV/mm)失效概率与脉冲次数的分布关系,对通过第10次脉冲耐压样品第11次的失效概率进行了分析,开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲... 详细信息

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一.本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场(4.5 kV/mm)失效概率与脉冲次数的分布关系,对通过第10次脉冲耐压样品第11次的失效概率进行了分析,开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲耐压后压电常数与电滞回线测试研究.结果表明:铁电陶瓷的击穿概率与脉冲加电压次数曲线呈现典型的浴盆曲线分布,经历10次脉冲高压测试合格的样品,其脉冲耐压失效概率相比于未经历脉冲高压陶瓷样品,降低了4个数量级以上,且上述脉冲高压加载接近无损.考虑到裂纹扩展速度,多个缺陷导致的裂纹同时扩展并连通是铁电陶瓷在脉冲高电压下断裂的主要原因.

关键词：铁电陶瓷脉冲电场失效概率

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基于等效动稳定性系数的潜艇运动控制方法

中国造船 2024年第1期65卷 52-62页

作者：王世鹏林兆伟董根金周友明武汉第二船舶设计研究所武汉430064

对由线性运动方程和Routh-Hurwitz判别法导得的操舵比例函数求解,获得潜艇运动控制新方法,将控制增稳所需的修正舵角与原舵角组合成新指令舵角,可改善潜艇的航行品质。以具有十字舵的某型潜艇为对象求解6自由度运动方程,其中典型的潜艇... 详细信息

对由线性运动方程和Routh-Hurwitz判别法导得的操舵比例函数求解,获得潜艇运动控制新方法,将控制增稳所需的修正舵角与原舵角组合成新指令舵角,可改善潜艇的航行品质。以具有十字舵的某型潜艇为对象求解6自由度运动方程,其中典型的潜艇水下定深回转工况仿真模拟表明:操舵比例系数与水动力导数和等效动稳定系数有关,控制增稳效果受到运动特征量和潜艇操舵角度等因素的影响。潜艇运动控制新方法改善了潜艇航行过程中的运动响应,提高了那些由于自动稳定性不足而难以操控的潜艇的控制稳定性。潜艇运动控制新方法为未来潜艇通过减小操纵面来优化自身综合水动力性能提供了新的技术途径。

关键词：动稳定性系数运动控制自动稳定性控制稳定性水动力

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舰船水润滑艉轴承综合支承特性分析

振动与冲击 2024年第17期43卷 41-48,78页

作者：解忠良张昊田佳彬杨康杨铭西北工业大学工程力学系西安710072 武汉第二船舶设计研究所武汉430205 中国兵器工业集团公司第二一三研究所西安710000 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对舰船水润滑艉轴承在复杂工况下存在的润滑性能不清晰、支承特性不明朗等问题展开了研究,建立了艉轴承润滑特性计算模型,研究了摩擦界面润滑特性,分析了偏心率、长径比以及转速对艉轴承刚度阻尼的影响规律,探明了不同间隙比条件下的... 详细信息

针对舰船水润滑艉轴承在复杂工况下存在的润滑性能不清晰、支承特性不明朗等问题展开了研究,建立了艉轴承润滑特性计算模型,研究了摩擦界面润滑特性,分析了偏心率、长径比以及转速对艉轴承刚度阻尼的影响规律,探明了不同间隙比条件下的临界起飞速度以及转速与艉轴承刚度阻尼特性之间的关系,揭示了轴承参数对艉轴承综合支承特性的影响规律。在此基础上,阐明了间隙比对艉轴承润滑动态特性影响机理。研究结果为艉轴承动态特性及动态响应计算提供了理论依据。

关键词：水润滑艉轴承润滑特性动态特性综合支承刚度

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艉轴大跨距轴系校中计算

船舶力学 2024年第3期28卷 435-441页

作者：谷志明付宇李珍杨蓬勃广州船舶及海洋工程设计研究院广州510250

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接... 详细信息

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接触理论计算的载荷-刚度曲线,使用不同支撑位置和多种支撑模型对艉轴大跨距轴系进行校中计算对比。研究发现,对于艉轴大跨距的轴系,CB/Z 338-2005中对艉管后轴承支点位置的取值已不适合。如果轴承支点选取准确,则单点刚性支承、单点弹性支承、多点非线性弹性支承的轴承负荷计算结果相近。

关键词：轴系校中艉轴大跨距赫兹接触轴承刚度