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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

    反应堆退役技术现状与展望

    章航洲曹俊杰张永领孙志军...
    1-13页
    查看更多>>摘要：反应堆退役是需要重点关注的核设施退役工作之一.本文总结了全球反应堆退役情况;提出了广义的退役技术概念,构建了由退役管理及总体技术、退役专用技术和共性支撑技术构成的反应堆退役技术体系;对政策法规和标准、技术路线、工程管理等退役管理及总体技术进行了论述;对安全停闭、特性调查、去污、切割拆除拆毁、废物管理、退役终态管理等退役专项技术进行了分析;对数智化退役、辐射防护与监测等共性支撑技术进行了探讨.经综合分析论证展望了具体退役技术的发展方向和未来反应堆退役技术的发展趋势.

    反应堆退役技术体系去污切割拆除废物管理数智化

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    基于MOOSE平台的西安脉冲反应堆多物理耦合计算研究

    胡田亮姜夺玉张信一王召浩...
    14-19页
    查看更多>>摘要：反应堆中涉及一系列复杂相互作用的多物理耦合过程,随着高性能计算技术的迅速发展,基于多物理耦合的分析越来越受到重视.基于多物理耦合平台MOOSE开展了西安脉冲反应堆的稳态和瞬态多物理耦合计算研究,综合应用Picard迭代和Jacobian Free Newton-Krylov(JFNK)方法处理多物理耦合中的非线性问题,实现了三维中子扩散时空动力学、三维固体导热和一维流体流动传热的多物理耦合计算,计算了西安脉冲反应堆2MW稳态运行和3.45$(1$表示一个有效缓发中子份额)脉冲运行条件下的反应堆行为,得到了堆芯三维功率和温度分布计算结果,计算结果与实验结果符合较好,证明了多物理耦合的正确性.开发的多物理耦合计算方法具有几何适应性好、耦合灵活等特点,具有应用于其他小型反应堆的潜力.

    多物理耦合西安脉冲反应堆MOOSE稳态分析瞬态分析

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    基于NGAMMA的快堆光子释热行为分析

    张腾马续波胡馗贾冠群...
    20-27页
    查看更多>>摘要：为了提高快能谱反应堆光子释热计算精度,本文研究了高精度光子截面制作理论与光子释热计算方法,基于自主开发的光子截面处理程序NGAMMA,制作生成了问题相关光子截面库.该截面库主要包括中子与光子比释动能(KERMA)因子、光原子反应截面、瞬发光子产生截面、缓发光子产生截面等数据.使用快堆基准题ZPPR-9对数据库进行验证,计算结果表明:①利用新开发的94群光子截面库通过并群得到问题相关的光子截面库,比之前利用NJOY直接生成21群光子截面的计算精度有显著提高,光子释热的计算结果在增殖区与蒙特卡罗结果的相对偏差由原来的-7.88％下降到3％以内,反射层区域的相对偏差由原来的14.76％下降到5.05％;②考虑缓发光子显著影响光子释热,与仅考虑瞬发光子相比,考虑缓发光子使得内外堆芯区域的光子释热提升达到33.11％;③使用比例因子方法近似计算缓发光子释热与精确计算的结果符合较好,在各个区域的相对偏差均在±2％以内.

    快堆光子截面NGAMMA中子光子耦合缓发光子

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    燃料元件多物理场耦合分析平台MCAT开发及初步验证

    齐飞鹏刘振海尹春雨罗剑...
    28-36页
    查看更多>>摘要：为进一步提高燃料性能预测精度、拓展燃料分析工具适用范围.本文针对典型棒状燃料元件,基于商用有限元分析程序COMSOL、系统安全分析程序ARSAC以及蒙特卡罗燃耗计算程序RMC,搭建了燃料元件多物理场耦合分析平台MCAT,实现了燃料模块、热工水力模块及中子物理模块的双向耦合.耦合平台采用模块化设计思想,利用中间数据接口管理耦合参数并明确各模块的"边界",借助各模块的输入/输出文本文件实现耦合参数的更新与反馈,避免了对已有程序进行源码级修改.采用非对称Picard迭代算法实现模块间的双向耦合,将物理和热工模块看作黑盒子程序,在燃料热力学求解过程中依次调用RMC和ARSAC执行计算并交换数据,反复迭代直到收敛.本文从模块、接口及综合预测结果等方面对MCAT进行初步验证,结果表明MCAT能够准确预测燃料元件内功率、温度、结构变形及冷却剂状态等参数分布,表明MCAT平台在模块开发、耦合流程搭建及编码实现等方面的正确性.

    燃料性能分析多物理场耦合中子物理热工水力Picard迭代

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    基于MOSASAUR程序的中子-光子输运堆芯释热率计算方法研究

    胡馗马续波王连杰张斌...
    37-44页
    查看更多>>摘要：为了准确计算快堆堆芯中所有裂变材料与非裂变材料释热,并精细考虑中子、光子、电子在堆芯中的能量沉积,以提高快堆堆芯释热率计算精度.本文基于确定论两步法研究并实现了中子-光子输运堆芯释热率计算方法,通过求解裂变源中子输运方程和固定源光子输运方程得到中子和光子注量率,基于比释动能(KERMA)因子方法计算瞬发中子和瞬发光子释热率,利用比例因子方法计算缓发光子产生矩阵,在MOSASAUR程序内通过内耦合方式实现了快堆中子-光子输运和堆芯释热率计算.计算铅铋快堆RBEC-M基准题的功率分布并与蒙特卡罗程序计算结果进行对比,燃料组件总功率相对偏差在±4％以内,非燃料组件总功率相对偏差在±10％以内,所有组件光子功率相对偏差在±10％以内.因此,本文研究的中子-光子输运堆芯释热率计算方法对快堆堆芯释热计算具有较高精度.

    中子-光子输运比释动能(KERMA)因子快堆缓发光子高阶光子输运

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    基于动态氙条件的单点校刻技术研究及应用

    白家赫郑东佳万承辉李载鹏...
    45-50页
    查看更多>>摘要：核电厂在换料大修后的升功率期间会在指定功率水平实施堆外功率量程探测器(简称堆外探测器)校刻试验,以指示准确的堆芯功率水平和轴向功率偏差.本文提出了在动态氙条件下进行堆外探测器校刻的方法,基于动态氙条件单次堆芯通量测量试验,结合堆芯物理分析程序SPARK提供的动态氙理论库,进行堆芯功率重构,然后采用单点校刻方式完成堆外探测器校刻;整个过程无需长时间等待堆芯达到氙平衡状态,具有较高的经济效益.采用田湾核电站5号机组第2次大修升功率期间的实测数据对该方法进行验证,功率水平误差全部在±1.0％以内,轴向功率偏差的误差全部在±0.5％以内.验证结果表明,本文提出的动态氙条件下单点校刻方法能够在达到指定功率水平2 h后即完成堆外探测器校刻任务,且校刻系数具有较高的计算精度.

    堆外功率量程探测器单点校刻法动态氙通量测量动态氙理论库SPARK程序

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    倾斜管内气液两相逆流极限实验研究

    马有福韩林峰温慧铭吕俊复...
    51-59页
    查看更多>>摘要：失水事故下压水堆热段内气液两相顺利逆流对防止堆芯熔化事故至关重要,而热段是由水平管与倾斜管组合而成.为探明热段内气液逆流的约束机制,以常温空气/水为两相工质对倾斜管与水平管内气液两相逆流极限(CCFL)特性进行实验,研究了管道倾角(0°～30°)和管径(40～100 mm)对管内CCFL的影响.主要结论有:CCFL工况下,水平管内呈分层流;随管道倾角和管径增大,倾斜管内分层流逐渐过渡为雾状流;相同管径下,以表观流速表征的CCFL曲线随管道倾角增大而升高,意味着热段内气液逆流主要受水平段控制;相同管道倾角下,倾斜管与水平管的CCFL表观流速曲线均随管径增大而升高;传统Wallis参数未反映管道倾角对CCFL的影响,也未能准确表征管径对水平管CCFL的影响,但Wallis参数可良好关联管径对倾斜管CCFL的影响;提出了可同时关联管道倾角与管径影响的倾斜管CCFL实验关联式.研究结果对压水堆核电厂的安全性分析提供了基础数据和实验关联式.

    压水堆失水事故气液两相逆流极限(CCFL)倾斜管管径效应

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    西安脉冲反应堆再淹没特性研究

    王子铭傅俊森肖瑶田晓艳...
    60-67页
    查看更多>>摘要：再淹没过程是失水事故重要环节,明确再淹没过程中堆芯瞬态热工特性对破口失水事故安全分析极为关键.本研究基于子通道分析程序CTF,针对西安脉冲反应堆典型大、小破口失水事故中再淹没过程开展了瞬态分析计算.分析中将堆芯依据功率划分为8个通道,获得了骤冷前沿和堆芯温度的时空分布特性,分析了不同位置燃料棒在各高度的包壳与燃料棒中心温度变化规律.研究结果表明,外围燃料棒相较于中心最热棒温度更低且更早被完全冷却;大、小破口失水事故工况下冷却剂均能完全淹没堆芯,使堆芯完全冷却,大破口失水事故工况下因衰变功率更大,堆芯被完全冷却所需时间更长;大破口失水事故工况下包壳失效风险较小,小破口失水事故包壳失效风险相较于大破口失水事故工况更高,大、小破口失水事故工况下均不会发生燃料芯块熔毁.

    脉冲堆再淹没堆芯温度子通道程序安全特性

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    卧式乏燃料干法贮存系统缩比模型传热特性数值研究

    王正权杨廷文青龙徐世佳...
    68-75页
    查看更多>>摘要：乏燃料干法贮存具有安全、经济及灵活的优势,是当前核工业领域的研究热点之一.本研究以乏燃料干法贮存系统的水平贮存模块(HSM)为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)共轭传热技术与多孔介质相结合的物理建模方法,建立了混凝土模块与贮存容器的1/2缩比模型的三维自然对流传热模型,在Fluent求解器中对模块内的流动传热过程进行了数值模拟.研究结果表明:混凝土模块底部入口处的收缩结构设计导致进口段的空气流速陡增,最大流速为1.98 m/s;混凝土模块内的热屏蔽板可有效降低混凝土的温度,高温区域分布在内部腔室的后墙上半部分,最高温度为108.05℃;燃料组件温度在轴向和水平径向上呈对称分布,最高温度为321.97℃;混凝土模块内自然对流换热量占总发热功率的82.3％,其结构设计具有良好的排热能力.该研究将为乏燃料干法贮存系统的缩比实验和样机设计提供重要参考.

    乏燃料干法贮存系统缩比模型自然对流共轭传热多孔介质数值模拟

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    熔盐沿螺旋十字型单棒层流混合对流传热数值研究

    姜殿强张大林陈凯龙田文喜...
    76-84页
    查看更多>>摘要：西安交通大学提出的小型氟盐冷却高温堆(FuSTAR)概念设计采用了螺旋十字型燃料组件.为研究熔盐在螺旋十字型燃料组件的混合对流传热特性,建立了螺旋十字型单棒通道模型.采用计算流体力学(CFD)方法,以实验数据验证数值计算模型,94％壁温数据点的数值计算值与实验测量值之差在±5℃的范围内,94％平均传热系数数据点的数值计算值与实验测量值相对误差范围是-15％～15％.熔盐沿螺旋十字型棒混合对流传热的结果表明,自然对流在整体混合对流传热的影响程度与入口温度、热流密度有关;Φ/Gz(Φ为自然对流无量纲数的组合变量,Gz为格雷兹数)能更合理地评估自然对流在整体对流传热中的影响程度.此外,拟合了在30≤Re≤500,6≤Pr≤26,600≤Gr≤42000(Re为雷诺数,Pr为普朗特数,Gr为格拉晓夫数)时熔盐沿螺旋十字型单棒的层流混合对流传热关系式.

    氟盐冷却高温堆FuSTAR螺旋十字型燃料层流混合对流计算流体力学(CFD)

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