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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。
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    基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化

    安南王武王侃
    78-84页
    查看更多>>摘要：传统的蒙特卡罗模拟通常采用分箱计数的方式来进行相关参数统计,粗糙的计数箱划分难以精确地描述一些参数在整个空间中的分布,而细致的计数箱划分则需很大的样本数才能得到满足要求的统计精度,将花费大量的时间.函数展开计数方法(FET方法)可以得到参数在求解空间中的连续分布,并能解决计算效率和精度无法兼得的问题.在蒙特卡罗程序RMC中创新地实现了基于径迹长度估计的FET方法,结合勒让德多项式和泽尼克多项式计算参数在三维组件中的连续分布,同时对比了FET方法与网格计数法的计算耗时.研究结果表明,FET方法的计算结果与网格计数法符合很好,并且计算时间相比网格计数法有所降低,内存占用大大降低.本研究开发的FET方法可用于蒙特卡罗程序的计数研究.

    RMC函数展开计数方法(FET方法)径迹长度估计三维组件空间函数展开

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    摇摆条件下螺旋管内两相流动不稳定性研究

    鲜麟程坤冉旭吴丹...
    85-91页
    查看更多>>摘要：螺旋管蒸汽发生器具有结构紧凑、换热能力强的优势,在反应堆的设计中应用越来越广泛,但运行在海洋条件下,其流动传热特征与直管流道式换热设备有差异,特别是在摇摆条件下的两相流动不稳定性,针对其试验研究尚不充分.本文针对单根螺旋管的两相流动不稳定性开展了静态和摇摆条件下的试验研究,研究了在不同加热功率水平下,其由单相流动过渡至密度波型脉动,进而过渡至压力降型脉动的过程.静止条件下在加热功率较低时,螺旋管内单相流动各参数波动范围在1％以内,当加热功率达到11 kW时产生了周期为4.4s的密度波型脉动,当加热功率达到13 kW时,出现了周期约34.3 s的压力降型脉动.在摇摆条件下,摇摆运动与脉动产生了显著的复合效应,波动周期和幅值均发生了变化,通过对试验数据的研究和处理,获取了螺旋管内两相流动不稳定性的周期和频率等特征,揭示了引起其与直管流道中的两相流动不稳定性现象差异的机理,以及摇摆条件对两相流动不稳定性的影响机制.

    螺旋管摇摆条件两相流动不稳定性

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    鱼鳞仿生强化传热管内流体对流传热特性和熵产分析

    刘小丫赵新文肖红光冉令可...
    92-98页
    查看更多>>摘要：随着仿生学的发展,仿生技术具有较好的减阻、传热效果.受自然界鱼鳞启发,本文提出了3类仿生强化传热管,通过数值模拟研究了湍流状态下(雷诺数Re在15700～62900范围内)仿生强化传热管不同深度、间距和角度对管内流体流动传热特性的影响.结果表明,3类仿生强化传热管均具有良好的强化传热效果,深度越大、间距越小、角度越小,则强化传热效果越好.相同条件下,对仿生强化传热管综合性能和熵产进行分析发现,类型2仿生强化传热管的综合性能最优,其评价准则数(PEC)最大,功率损失最小.

    鱼鳞仿生评价准则数(PEC)熵产强化传热

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    LOCA工况下事故容错燃料对燃料棒性能影响的初步分析研究

    王泽吉郭张鹏朱奥博欧阳晓平...
    99-107页
    查看更多>>摘要：事故容错燃料(ATF)包壳材料是在福岛核事故后为了提高燃料元件抵御严重事故的性能而提出的新一代核燃料概念,与目前的Zr-4合金包壳相比,ATF包壳材料能够在较长时间内抵御事故后果,同时还能保持或提高其在正常运行工况下的性能.基于FRAPTRAN-2.0程序,针对两种ATF包壳材料(FeCrAl和SiC),通过改进包壳材料热物性模型、包壳力学行为模型和氧化模型,开发了适用于ATF包壳材料的燃料棒性能瞬态分析程序.以MT-1实验台架的燃料棒为对象,对其失水事故(LOCA)工况进行计算分析,研究了ATF包壳材料在该事故工况下的热工水力瞬态响应特性.结果表明,相比传统的Zr-4合金包壳,ATF包壳材料不仅可以降低LOCA下的包壳峰值温度,还能延缓或防止包壳失效.

    事故容错燃料(ATF)失水事故(LOCA)FRAPTRAN-2.0燃料棒性能分析

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    核反应堆内高温条件下膨胀对控制棒下落的影响分析

    陈昌义席炎炎鲁亚恒吴炫龙...
    108-114页
    查看更多>>摘要：核反应堆内的高温环境会导致控制棒组件产生热膨胀现象,进而影响控制棒组件的下落时间.为研究热膨胀对控制棒组件下落的影响,建立考虑膨胀变形的控制棒下落流固耦合模型,求解控制棒组件下落过程的动力学方程.采用有限元对导向管和控制棒进行稳态热力耦合分析,得到高温条件下控制棒和导向管的膨胀变形.基于所建立模型比较考虑热膨胀和不考虑热膨胀条件下控制棒的下落动力学过程.分析结果表明,热膨胀现象延迟了控制棒整体下落时间,但对控制棒进入缓冲段入口的时间影响较小,因此在一般情况下热膨胀对落棒时间的影响可以忽略,但在工程中仍需要重视控制棒膨胀引起的后果.本文研究结果对控制棒结构设计以及控制棒堆内落棒时间分析有重要意义.

    控制棒下落热膨胀有限元流固耦合

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    CRANE/EAGLE高保真多物理耦合软件系统的初步工程验证

    陈国华冯进军陈超蒋校丰...
    115-120页
    查看更多>>摘要：基于采用图形处理单元(GPU)加速的数值反应堆物理程序CRANE和子通道热工水力程序EAGLE,通过源代码层面的直接联合编译形成了一套CRANE/EAGLE高保真多物理耦合软件系统.目前已经对CRANE/EAGLE软件系统开展了大量的验证和确认工作,本文主要介绍对田湾核电站5号机组(M310机组)首循环和田湾核电站4号机组(VVER-1000机组)首循环的验证结果.针对这两个机组的首循环,开展了启动物理参数的计算和以天为单位的运行历史跟踪模拟.计算结果表明,CRANE/EAGLE软件系统不仅具备非常高的计算精度,而且能在小型多GPU计算平台上以分钟级别的时间完成商用压水堆单个状态点的多物理耦合计算.本文所验证的CRANE/EAGLE软件系统已初步具备了工程应用价值.

    CRANEEAGLE图形处理单元(GPU)高保真多物理耦合工程验证

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    基于ACENA程序的凤凰堆自然循环试验数值模拟

    刘雅鹏张大林陈宇彤周磊...
    121-127页
    查看更多>>摘要：自然循环余热排出是池式钠冷快堆重要的非能动安全特征,但同时也给钠冷快堆的设计与安全分析带来了新的问题和挑战.在全厂断电事故下,钠冷快堆能否建立起自然循环,自然循环能否带走堆芯的衰变热,是反应堆安全分析的重要内容.为验证液态金属堆事故分析程序ACENA在钠冷快堆自然循环余热排出的模拟计算的可靠性,对法国原子能委员会(CEA)在池式钠冷快堆凤凰堆寿期末开展的自然循环试验开展建模分析.模型中的钠池采用二维有限差分方法来考虑热分层对自然循环的影响.验证结果表明,ACENA能够准确分析钠冷快堆由强迫循环转变为自然循环的过程并对关键参数进行准确的预测,能够计算钠池内的热分层现象,具备钠冷快堆自然循环余热排出的计算能力.

    钠冷快堆自然循环余热排出凤凰堆ACENA

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    振荡条件下熔融池传热特性研究

    罗思民展德奎陈鹏
    128-135页
    查看更多>>摘要：为获得振荡条件下熔融池的传热特性,本研究以海洋小型反应堆(简称海洋小堆)双层熔融池为对象开展实验研究.实验采用氟化液FC-40和水分别模拟熔融池的氧化层和金属层,获得了不同振荡条件下熔融池的温度场以及传热量的瞬态变化情况.实验结果显示,振荡条件在运动初始阶段对熔融池的影响最为剧烈,随着振荡运动的持续,熔融池会达到热平衡准稳态.一般情况下,振荡条件下熔融池的温度分层减弱,整体温度较静止条件下的温度低,且向冷却壁面的传热量增大.在相同的高强度振荡条件下,纵向振荡的影响比横向振荡更为剧烈,而在低强度振荡条件下,纵向振荡的影响可以忽略.此外,本研究提出了一个新的无量纲参数Lo来表征振荡影响强度,该参数表示在振荡条件下,特征振荡附加力与流体的特征剪切力之比,可用于量化在相同振荡方向条件下不同振荡强度的影响.本研究成果可为海洋小堆的熔融物堆内滞留(IVR)分析和安全系统的设计提供有价值的参考.

    海洋小堆熔融池振荡条件

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    NHR200-Ⅱ卧式蒸汽发生器的比例缩放试验设计

    李宗洋郝文涛张文文李卫华...
    136-141页
    查看更多>>摘要：为拓宽200 MW低温核供热堆(NHR200-Ⅱ)的应用范围和提高其经济性,重新对其中间回路进行设计,并提出包含卧式蒸汽发生器(HSG)在内的新型过热蒸汽供应系统.因原型尺度的验证试验成本高、周期长,故采用多级双层比例分析(H2TS)方法对HSG内的两相自然循环开展比例模化分析研究,并通过理论推导给出了在等物性条件下的比例分析准则和不同比例条件下的比例数值.原型和模型均选用水作为试验工质,再结合RELAP5程序对原型和模型进行仿真建模.仿真计算结果表明模型和原型的关键参数比例关系符合理论推导结果.综合考虑试验经济性、准确性、安全性等因素,最终确定模型和原型的长度比例为1:4作为后续验证试验的长度比值,对应的功率比为1:96.

    200MW低温核供热堆(NHR200-Ⅱ)卧式蒸汽发生器(HSG)比例分析仿真

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    预氧化锆合金包壳在高温高压水中的微动磨损行为研究

    王俊王志国蔡振兵李正阳...
    142-154页
    查看更多>>摘要：为深入研究在实际服役过程中包壳随氧化时间变化后的微动磨损情况,采用过热水蒸气氧化的手段制备了多种预氧化包壳,并使用自制的高温高压切向微动磨损试验机开展了模拟压水堆运行工况的微动磨损试验,测量了基材以及经过不同时间预氧化后包壳的体积磨损系数.研究结果表明,预氧化之后包壳表面硬度比基体提高了2～3倍,而磨损系数降低了约90％.在包壳表层生成的一层致密氧化层是导致其磨损系数变化的重要原因,氧化时间越长,氧化层越厚,氧化时间为200 d的包壳磨损系数最低.此外,氧化层的存在导致锆合金包壳在高温高压水环境下的微动磨损机理从严重磨粒磨损和分层转变为轻微磨粒磨损和粘着磨损.

    预氧化锆合金高温高压水微动磨损

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