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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

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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论智慧情报

情报理论与实践 2024年第2期47卷 1-6,28页

作者：张佳南王延飞原第二炮兵科技情报中心北京100085 北京大学信息管理系北京100871

“智慧情报”意指情报领域的智能化,包括情报手段智能化和认知服务智能化。文章对智慧情报所涉及的诸如知识检测、知识发现、知识创造和知识工程等概念工具与实施手段进行阐述,通过对智慧情报的事实刻画来展现情报专业智慧,提出运用“... 详细信息

“智慧情报”意指情报领域的智能化,包括情报手段智能化和认知服务智能化。文章对智慧情报所涉及的诸如知识检测、知识发现、知识创造和知识工程等概念工具与实施手段进行阐述,通过对智慧情报的事实刻画来展现情报专业智慧,提出运用“情报智慧”迎接“智慧情报”。

关键词：智慧情报情报智慧情报刻画情报事实智能化

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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

基于动量源与精细多孔介质的堆芯特征组件域CFD计算分析技术研究

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核技术 2024年第7期47卷 135-147页

作者：张历轩陈广亮田兆斐殷新立钱浩孙大彬哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001 武汉第二船舶设计研究所武汉430205

堆芯计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对确定堆芯薄弱环节、优化特征结构、提升安全及经济性等具有重大意义。典型压水堆燃料组件存在大量带交混翼片格架,导致存在网格数量激增、网格划分困难、求解难以收敛等问题。目... 详细信息

堆芯计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对确定堆芯薄弱环节、优化特征结构、提升安全及经济性等具有重大意义。典型压水堆燃料组件存在大量带交混翼片格架,导致存在网格数量激增、网格划分困难、求解难以收敛等问题。目前基于流固作用机理所建立的动量源模型未考虑交混翼背流侧低压区对流体的影响,预测交混翼下游域轴流分布误差较大,此外在识别交混翼片固体域、添加动量源项时较为困难。为此本文提出了一种基于精细化多孔介质和动量源的联合仿真方案来模拟5×5带交混翼片棒束通道冷却剂流动,该方案中的域识别技术可以精确定位流体域中交混翼片所在位置,并基于格架前端及交混翼片迎流与背流侧的流固作用机理,建立多孔介质和动量源模型。该方案在格架域,采用精细化多孔介质模型,提高原格架固体所在流域局部阻力系数,相较于在格架域施加动量源项,其数值稳定性更好。而在交混翼域,对动量源方案进行了优化,优化后的动量源模型考虑到了交混翼片背流侧低压区对流体的作用,其仿真交混翼下游的速度分布和传热更准确。该方案可以在网格生成的过程中无须考虑格架、交混翼片的几何特征,从而实现全结构化网格建模、CFD求解耗时短、对网格数量不敏感,鲁棒性较优。通过与实验及贴体网格仿真结果对比,验证了该方案仿真阻流、流动、交混、涡流、传热的有效性。同时仿真5×5棒束通道时可减少90%的网格数量和60%的计算耗时。此外,由于棒束通道交混翼在轴向和周向都是规则排列,因此本文开发的动量源方案通过调整坐标即可适用于更大流体域的燃料组件。

关键词：棒束通道交混翼域识别动量源多孔介质

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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

基于FR-Sdaso程序对FFTF LOFWOSTest#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

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

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... 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

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基于神经网络的高温反应堆蠕变本构模型研究

原子能科学技术 2024年

作者：张帆戴守通中国原子能科学研究院核工程设计研究所

新型反应堆的设计温度越来越高，寿命越来越长，其金属构件的蠕变现象越发显著。蠕变分析需要基于实验数据建立精确的本构模型，但获取长时实验数据代价高昂，因此需要研究由短时实验数据预测长时蠕变性能的可靠模型。本文使用不锈钢3 0... 详细信息

新型反应堆的设计温度越来越高，寿命越来越长，其金属构件的蠕变现象越发显著。蠕变分析需要基于实验数据建立精确的本构模型，但获取长时实验数据代价高昂，因此需要研究由短时实验数据预测长时蠕变性能的可靠模型。本文使用不锈钢3 000 h的蠕变实验数据，先进行降噪处理，结合蠕变的物理特性找到蠕变第一、二阶段分界点，然后基于人工神经网络和Norton-Bailey幂律对实验数据进行分段训练和反向参数标定，最终得到优化的高温蠕变本构模型。经过与实验数据对比可知，该模型既能够准确描述材料蠕变变形行为，又能预测长达10 000 h的蠕变变形，且预测结果与实验数据的相对误差不超过3%，其精确度远高于单一使用蠕变理论或神经网络训练得到的结果。本文结果为反应堆结构高温蠕变本构模型研究提供了有效的新方法，对高温反应堆蠕变分析和寿命评价具有理论指导意义和工程参考价值。

关键词：人工神经网络 Norton-Bailey幂律蠕变本构模型蠕变分界点蠕变性能预测

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影响垂直U型地埋管换热量的多因素回归分析

工程热物理学报 2024年第2期45卷 351-358页

作者：陈尚沅李媛媛邸莎张建利刘锦红陈飞海军研究院北京100071 北京特种工程设计研究院北京100028

地埋管换热过程与换热器结构、地下热物性、运行参数等多因素相关,在设计研究的过程中往往难以整体考虑所有因素,在此采用多因素回归分析的方法预测地埋管换热器在一系列运行工况下的换热量。基于三维热渗耦合垂直U型地埋管数值模型,研... 详细信息

地埋管换热过程与换热器结构、地下热物性、运行参数等多因素相关,在设计研究的过程中往往难以整体考虑所有因素,在此采用多因素回归分析的方法预测地埋管换热器在一系列运行工况下的换热量。基于三维热渗耦合垂直U型地埋管数值模型,研究分析了导热系数、体积比热容、进水流量、进水温度、土壤孔隙率、地下水渗透速度和钻孔深度对地埋管换热的影响,进一步按正交试验设计计算得出64组工况下的地埋管延米换热量,以多种因素作为自变量输入,延米换热量作为因变量输出,得到了地埋管换热量的多元回归预测方程,通过地埋管换热量试验验证表明,多元回归预测方程具有较好的精度,对于指导地埋管换热器的理论研究及工程设计具有参考意义。

关键词：垂直U型地埋管数值模型多因素回归分析试验验证