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名称 : 航空核推进系统气冷堆的中子学和热工水力学耦合瞬态模拟
发表日期 : 2022-01-31
摘要 :

飞机核推进(ANP)有许多历史探索,但也具有高功率密度和高工作温度的特点。这些挑战导致了对用于ANP系统的气冷反应堆瞬态行为的数值研究。这种棱柱块型反应器的特点是具有大量高纵横比的内部离散冷却孔。当在这类反应堆的整个固体堆芯的CFD分析中使用共轭传热(CHT)模型时,燃料矩阵和流道之间界面附近的精细网格分辨率导致高计算成本。因此,我们利用牛顿冷却定律提出了一种新的多孔传热(PHT)模型来预测堆芯固体和流体区域的三维温度分布。本文首先对PHT模型进行了验证,结果表明该模型的精度深受对流换热系数预测的影响。随后,在开源平台OpenFOAM中开发了中子学(N)和热工水力学(TH)瞬态耦合代码。采用点动力学模型来评估热功率对时间的依赖性。在耦合过程中,通过传递燃料平均温度来考虑多普勒增宽效应。然后进行了N/TH耦合模拟,分析了气冷堆启动过程和堵堆事故。结果表明,即使在快速启动过程中,壁温也始终低于设计极限,表明反应堆在极端操作下是安全的。此外,对堵塞事故的模拟表明,如果几个流道完全被碎片占据,燃料温度增量小于300K,燃料温度峰值的位置从堆芯中心向堵塞附近区域转变。

网址 : https://www.sciencedirect.com/journal/nuclear-engineering-and-design
领域 : 核科学技术
出版公司 : ELSEVIER SCIENCE SA
出版国家 : CH
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重点项目名称 : 小型氦氙冷却移动式固体核反应堆电源
项目所属数据集 : 2020YFB1901901数据集

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