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期刊信息/Journal information
核动力工程
核动力工程

罗琦

双月刊

0258-0926

jnpe@npic.ac.cn

028-85903890 85903009；85903893

610041

成都市436信箱32分箱

核动力工程/Journal Nuclear Power EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是经国家科委批准，于1980年2月创刊的正式科技期刊，是中国核学会能动力学会的学报，由中国核动力研究设计院主办，原子能出版社出版，国内外公开发行。本刊综合介绍国内外核动力科学技术在理论研究、实验技术、工程设计、运行维修、安全防护、设备研制等方面的最新成果和发展动态，促进国内外学术交流，加快我国核动力事业的发展，为现代化建设服务。主要读者对象为：从事核能技术研究开发工作的工程技术人员：大专院校的师生，以及关心核能事业发展的有关人员。
正式出版
收录年代

    两步解谱法程序的开发与验证

    胡晓黄毅王杰
    1-8页
    查看更多>>摘要：为解决预置谱未知的解谱问题,本文首次提出一种广义神经网络(GRNN)算法和迭代算法结合进行的两步解谱法,自主开发了GRNN解谱和迭代法解谱程序,并对 2套程序进行分别验证和整体验证.首先用中国实验快堆(CEFR)的活化法实验数据进行分别验证,结果表明:GRNN的解谱结果与理论谱相比,在中子能量大于 0.1 MeV时,最大偏差为 10.36%,迭代法的解谱结果与最小二乘法的解谱结果最大偏差为 9.15%,计算的单核反应率与实验值最大相对偏差为 11.71%,符合较好;且与无准确预置谱的迭代法解谱结果相比,GRNN解谱精度更高.最后用俄罗斯碳化硼辐照数据进行整体验证,结果表明:在快中子区域,两步解谱法的结果与有预置谱的迭代法解谱结果最大偏差为 11.42%.因此,采用两步解谱法解决预置谱未知的解谱问题是可行的,误差也在可以接受的范围内.本文提出的新型解谱法可为新型堆的解谱提供新的思路,并针对未知预置谱的解谱试验具有一定的参考价值.

    两步解谱法广义神经网络(GRNN)迭代法预置谱

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    基于钍钚燃料的热管冷却微堆堆芯物理特性分析

    王锋孙源楠刘斌
    9-14页
    查看更多>>摘要：为提高热管冷却微型核反应堆的防扩散性能,实现核能的可持续发展,本研究基于储量丰富的钍基燃料并借鉴美国爱达荷州国家实验室(INL)Design A设计,采用基于蒙特卡罗方法的OpenMC程序开展堆芯中子能谱、反应性系数、功率分布和燃耗等堆芯物理特性的研究.结果表明,相比UO2 燃料,钍钚燃料热管冷却核反应堆减少了燃料装载量,具有较长的运行时间和较高的燃料转换比;堆芯整体功率分布不均匀,但轴向功率偏差较小;反应性反馈系数为负,确保了堆芯固有安全性;有效缓发中子份额较小.该研究将为钍钚燃料在热管冷却微型核反应堆堆芯的应用提供参考.

    微型核反应堆钍钚燃料热管冷却OpenMC堆芯物理

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    基于BP神经网络的反应堆堆外探测器响应快速分析方法研究

    李荧杰夏兆东张庚孙铭泽...
    15-21页
    查看更多>>摘要：堆外探测器响应描述了中子注量率与电流信号之间的对应关系,对反应堆的安全运行有着至关重要的作用.针对确定论方法和蒙特卡罗方法均无法兼顾堆外探测器响应计算效率与计算精度这一问题,采用基于反向传播(BP)神经网络的算法完成堆外探测器响应的快速计算;基于堆芯核设计系统CMS对我国现有百万千瓦级压水堆堆芯进行物理建模,堆芯内燃料组件排布方式和燃耗变化作为BP神经网络的输入,相对应的燃料组件排布方式以及不同燃耗下的堆外探测器响应作为BP神经网络的输出,构建了 3层BP神经网络模型并进行了优化;经过计算验证,优化后模型能够较为快速地计算堆外探测器响应,且预测值与堆芯核设计系统CMS计算值相比误差较小,有较好的工程应用前景,为计算堆外探测器响应提供了新思路.

    反应堆堆外探测器响应反向传播(BP)神经网络快速分析

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    基于Bamboo-C软件的压水堆核电厂次临界刻棒方法研究及验证

    李载鹏白家赫万承辉房何...
    22-29页
    查看更多>>摘要：控制棒价值测量是核电厂核设计验证的重要内容,传统上普遍需要在零功率物理试验中单独设置一段时间,通过硼测法、换棒法或动态刻棒方法实现控制棒价值测量,导致零功率物理试验时间较长,经济性较低.因此,本文提出了三维中子源增殖方法,基于提棒达临界过程中源量程探测器的实测数据以及Bamboo-C软件的三维堆芯数值模拟,实现次临界反应性的测量,进而获得控制棒价值.整个过程直接依赖于现有的提棒达临界规程,具有优异的工程应用能力,能够显著提高核电厂的经济性.采用田湾核电站M310机组某个循环提棒达临界过程的实测数据对本文提出的方法进行验证,验证结果表明,绝大部分的控制棒价值测量值均能够满足±10%的工程验证准则,验证效果较好,证明本文提出的方法具有工程应用的研究价值.

    次临界刻棒三维中子源增殖方法源量程探测器提棒达临界控制棒价值

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    压水堆辐照监督理论计算的加速方法及验证

    叶耀新赵均包鹏飞于超...
    30-38页
    查看更多>>摘要：为了改善传统压水堆辐照监督理论计算方法中需要多次物理建模和粒子输运计算及计算效率低的问题,本文基于蒙特卡罗(MC)方法和离散纵标(SN)方法耦合的正向权重一致共轭驱动重要性抽样(FW-CADIS)方法,建立了针对压力容器辐照监督管中子注量计算的加速方法.在某CPR1000机组中开展了计算精度和计算速度的影响因素研究,验证了该方法在不同堆芯参数下的适用性,给出了SN输运模拟参数的建议值;在某CPR1000机组中开展了验证与确认,结果表明,该方法与直接MC方法相比,中子注量率计算的品质因子(FOM)提高约 95～181倍;中子注量计算结果与实测测量值的相对偏差不超过 8%.因此,本文研究的辐照监督理论计算方法可以较好地提高该问题的计算效率,同时满足工程应用中的计算精度要求.

    中子注量辐照监督压水堆正向权重一致共轭驱动重要性抽样(FW-CADIS)蒙特卡罗(MC)

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    基于子空间方法的核数据目标精度评估研究

    乔雅馨吴小飞侯龙
    39-46页
    查看更多>>摘要：核数据目标精度评估根据反应堆物理计算响应函数的目标不确定度限制,反向求出核数据的不确定度水平要求,对于引导核数据的研究方向、提升反应堆的经济性和安全性有重要意义.目标精度评估的数学形式是一个非线性规划问题,参与运算的核数据数量庞大,难以在全维度空间内求解.子空间方法是一种有效的特殊降维方法,该方法通过矩阵变换,可以在尽量保留高维信息的前提下,将高维问题转化为低维问题,提高数值计算的稳定性.基于子空间方法的ZPPR-9核数据目标精度评估研究结果表明,对于有效增殖因数目标精度为 0.3%的不确定度要求,计算维度可由 1170维降低到 71维.本研究建立的数值方法能够用于目标精度评估计算.

    不确定度核数据目标精度评估子空间

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    空间核反应堆异常再入高温高速撞击模拟试验中热响应特性研究

    周旭胡宇鹏王易君万堃...
    47-54页
    查看更多>>摘要：高温高速撞击模拟试验是考核空间核反应堆异常再入大气层撞击地面事故安全性的重要项目.本文针对试验热加载和高速飞行阶段,建立了耦合传导、对流和辐射的有限体积模型,数值研究了试验中空间核反应堆堆芯模拟件的热响应特性,分析了加载温度变化速率和径高比的影响.结果表明,热加载阶段,堆芯模拟件最高温度和最低温度分别位于侧面及底面的交界处和模拟件中心;达到热平衡的时间除受加载温度变化速率的影响外还取决于模拟件径高比.高速飞行阶段,堆芯模拟件最高温度和最低温度所在位置与热加载阶段相反,且最低温度随着径高比和飞行时间的增加而减少.研究成果能够支撑高温高速撞击模拟试验系统研制及试验设计.

    空间核反应堆异常再入事故高温高速撞击模拟试验数值仿真热响应特性

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    SST k-ω-γ模型修正及其对螺旋管内层流向湍流转捩过程的预测

    蔡昀彤赵后剑李晓伟苏阳...
    55-62页
    查看更多>>摘要：螺旋管式换热器因具有结构紧凑和换热性能好等优点,在各领域被广泛应用.区别于直管内流动,流体在螺旋管内流动时会受到离心力作用.由于离心力的存在,螺旋管内层流向湍流转捩的临界雷诺数会随着螺旋曲率的增大而增大.本文采用数值方法研究了螺旋管内层流向湍流的转捩过程,通过分析阻力系数随雷诺数的变化关系,对比剪切应力输运(SST)k-ω-γ-Reθ模型和SST k-ω-γ模型模拟转捩过程的准确性,分析了不同入口湍流强度(5%、10%)对计算结果的影响.SST k-ω-γ-Reθ模型对入口湍流强度较敏感,而SST k-ω-γ模型受入口湍流强度影响较小.与前人经验关系式相比,SST k-ω-γ模型模拟得到的临界雷诺数偏大.本文通过调节SST k-ω-γ模型中γ输运方程的经验系数,发现经验系数CTU1 对转捩起始点有较大影响,同一曲率下,临界雷诺数随CTU1 增大而增大.本文基于现有经验公式确定了不同曲率螺旋管(0.02、0.04、0.06、0.11)所对应的CTU1,并拟合得到螺旋曲率和CTU1 的关联式,验证了修正后SST k-ω-γ模型模拟螺旋管内层流和湍流阻力系数的准确性,比较了SST k-ω模型和修正SST k-ω-γ模型计算结果中速度、湍动能以及湍流粘度等变量的不同.

    螺旋管阻力系数层流湍流转捩

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    基于可解释机器学习的超临界流体传热特性预测与分析

    李浩哲宋美琪刘晓晶
    63-74页
    查看更多>>摘要：超临界流体在拟临界温度附近发生剧烈的物性变化,传热特性难以准确预测.本研究采用可解释机器学习的研究方法预测并分析超临界流体传热特性.使用粒子群优化算法(PSO)搜索反向传播神经网络(BPNN)模型最优超参数,建立了超临界流体传热预测模型,并与传统经验关联式进行了精度比较.使用SHAP可解释算法对BPNN模型进行了全局和局部解释,根据不同工况下特征重要度的变化发现超临界相关机理现象.结果显示,所建立的神经网络模型在测试集上的平均绝对百分比误差(MAPE)为 1.4％,决定系数R2 为 0.9992,与经验关联式相比,该模型具有更高的预测精度;对于垂直向上流动,浮升力效应在传热恶化工况中明显具有更高的特征重要度,是传热恶化行为发生的主要因素.因此,本研究建立的基于可解释机器学习的研究方法对进一步研究超临界流体传热特性具有一定的参考意义.

    超临界流体可解释机器学习传热预测

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    热工参数偏离对直流蒸汽发生器稳态特性影响实验研究

    杜代全张廷卓文彬
    84-90页
    查看更多>>摘要：为研究额定工况条件下直流蒸汽发生器各热工参数(一次侧平均温度、给水温度、负荷和蒸汽压力)发生设计偏离对其稳态特性的影响,开展了针对直流蒸汽发生器原型设计典型栅元的热工水力实验.实验工况范围:一次侧平均温度 297～304℃,负荷 100%FP～104%FP(FP表示满功率),蒸汽压力 4.0～5.8 MPa,给水温度 138～152℃.实验结果表明,各热工参数偏离主要影响蒸汽发生器出口蒸汽温度、换热功率和二次侧压降;一次侧平均温度发生设计偏离对蒸汽温度的影响最大;在各热工参数同时发生设计偏离条件下,出口蒸汽温度随蒸汽压力增加而减小.

    直流蒸汽发生器参数偏离稳态特性

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