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期刊信息/Journal information
核科学与工程
核科学与工程

阮可强

季刊

0258-0918

nuclse@163.com

010-88828681，68462973

100048

北京市海淀区阜成路43号

核科学与工程/Journal Nuclear Science and EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为中国核学会主办的国家一级学报，被多家国际著名检索系统收录，并被列为核领域的中文核心期刊。主要发表核领域有新成果的研究论文，并对核领域的重大科研事件或活动进行报道。
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    基于耐高温CRDM的堆顶结构散热性能研究

    莫少嘉方健段远刚李跃忠...
    251-256页
    查看更多>>摘要：对耐高温控制棒驱动机构(CRDM)、取消强制通风的堆顶结构,采用计算流体力学(CFD)方法,基于含内热源的导热与对流耦合原理,分析堆顶结构不同通风形式下的散热性能.通过对自然对流、堆腔池辅助通风、设置围筒等方式进行分析,研究不同方式下反应堆堆顶流场及CRDM线圈的散热效果.研究结果表明:采用堆腔池辅助通风方式,通风散热性能明显优于自然对流冷却方式,线圈温度明显降低;增加围筒装置,可以使更多冷却空气约束在围筒范围内,产生"烟囱效应",通风散热的效果更明显.采用辅助通风方式可以有效提高耐高温CRDM的设计裕量以及一体化堆顶结构的可行性.

    耐高温CRDM堆顶辅助通风

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    基于塑料闪烁体阵列探测器的中微子事例重建方法

    张余炼郭一魏志勇宋金兴...
    257-265页
    查看更多>>摘要：反中微子探测技术为反应堆监测提供了一种新的有效手段.面向核反应堆的监测,研究了基于塑料闪烁体阵列探测器的中微子事例重建方法.使用Geant4 计算了中微子在探测器内的快慢信号能量和延迟时间窗.采用传统快慢信号能量结合时间窗进行中微子事例重建,其重建效率为 97%.考虑到中微子事例的主要本底,以模拟的阵列探测器各单元响应作为输入变量,引入多变量分析方法,系统分析了反中微子探测器对事例和本底的响应.结果表明,该重建方法的中微子总重建效率为 78.6%的同时,可以拒绝 84%具有时间关联的快中子本底与 72.4%偶然符合的γ本底.证明了多变量分析方法抑制反中微子探测器宇宙线本底的有效性.

    反中微子探测反应堆监测Geant4多变量分析塑料闪烁体

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    蒙特卡罗程序中螺旋曲面的处理方法研究

    崔军李爽马小雅陈超...
    266-273页
    查看更多>>摘要：随着反应堆的发展,核反应堆设计中的燃料元件趋于多样化.十字螺旋燃料元件便是其中一种,相较于传统的压水堆燃料元件,螺旋状结构元件能够在保证强换热能力的同时维持运行工况下的材料强度和结构完整性,从而提高反应堆安全性和经济性.为了更好描述粒子在燃料组件中的行为,就需对粒子输运方程进行求解.常见求解粒子输运方程方法有确定论和蒙特卡罗方法.相较于确定论方法,蒙特卡罗方法基本可表述任意形状几何.但在目前常见的蒙特卡罗程序中,均未发现有关螺旋曲面几何形状的研究.因此开发了蒙特卡罗程序中螺旋曲面的相关描述方法,并且提出了两种距离求解方法:逼近法和逼近法优化-固定步长调节策略.通过仿真实验比较,发现后者可有效提高计算效率.

    螺旋曲面蒙特卡罗方法反应堆燃料元件

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    反应堆热工水力验证性数据库的建设与展望

    黄茜胡梦岩彭翠婷张祎轩...
    274-285页
    查看更多>>摘要：核反应堆热工水力性能有关的实验数据主要来自于核电厂实际运行及模拟反应堆事故瞬态的试验台架.几十年来,各国建设了众多反应堆热工水力试验台架,例如 LOFT、LOBI、PKL、ROSA、ATLAS、ACME等,并获取了一系列实验数据,这些数据可用于核电厂设计及反应堆安全性的验证和评估,亦为开发新的热工水力程序提供确认数据.国际上已经建立了一些数据库,例如 TIETHYS、STRESA和SANIS等,来更好地保存和利用这些有价值的台架信息与实验数据.随着实验数据的不断累积与完善,验证性数据库建设开始提上日程.基于自主化三代堆技术的发展和自主化核电软件验证的需求,在建设并运行相关大型试验台架的基础上,国内开始建设相关验证性实验数据库.本文详细介绍了国际大型热工水力试验台架验证性数据库的主要内容和建设框架,参考一些其他核能相关的数据库,讨论了目前我国相关试验台架数据库的需求与进展,提出了反应堆热工水力验证性数据库的相关建议.

    反应堆热工水力试验台架验证性数据库

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    基于非结构网格粒子输运的蒙特卡罗模拟计算研究

    王立鹏陈森张信一姜夺玉...
    286-294页
    查看更多>>摘要：传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABAQUS创建,使用MCNP的径迹长度估计器计算非结构网格单元内的输运结果,并在非结构网格上执行单元对单元的跟踪,结果可以输出到ABAQUS或者Paraview进行可视化和其他物理分析.本文分析了两种典型的基准实验:Ueki固定源和Godiva临界源问题,模拟结果表明,UM几何的运行时间和与CSG几何的计算偏差与输入网格单元的数量、单元的阶数成正比,同样阶数的四面体比六面体结果误差更小,本文的非结构网格计算结果与传统的构造实体几何结构结果具有很好的一致性.

    非结构网格粒子输运蒙特卡罗有限元

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    高温气冷堆热态功能试验中一回路加热动态特性研究

    刘俊峰王成龙秋穗正李文姝...
    295-301页
    查看更多>>摘要：高温气冷堆反应堆压力容器堆内构件由石墨和碳化硼烧结陶瓷材料组成,热态功能试验过程中需对一回路堆内构件进行加热除湿.针对高温气冷堆一回路热试系统特点,采用COMSOL Multiphysics 5.4 计算软件构建了压力容器、蒸汽发生器和主氦风机三维数值模型,并通过示范工程加热试验值验证了模型的可靠性,并获得了一回路加热过程中温度场动态特性.为了解决高温气冷堆示范工程一回路首次加热效率低的问题,提出了将辅助蒸汽通入到蒸汽发生器,并动态调整辅助蒸汽运行参数来加热一回路氦气的方法,结果表明:相较于主氦风机单独加热方式,外加辅助蒸汽热源可节省加热时间约31.3 h,同时可将堆芯最终平衡温度由 250℃提高至 265℃;在满足运行准则的前提下,更有利于碳砖和石墨堆内构件的除湿.该研究结果为高温气冷堆一回路热试提供了有力支持.

    高温气冷堆主氦风机辅助蒸汽一回路加热仿真试验

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    液态金属快堆负荷跟踪能力研究

    王晓婷朱建敏张薇
    302-308页
    查看更多>>摘要：液态金属快堆的负荷跟踪控制模式尚处于理论研究阶段,液态金属快堆的物理热工特性相比压水堆有较大差异,对反应堆的运行和反应性的控制带来较大挑战.为实现其负荷跟踪能力,需设计合理可行的液态金属快堆反应堆控制策略和相应的控制系统.本文以液态金属快堆为研究对象,建立了系统程序模型,并在此基础上搭建反应堆控制系统模型.结合液态金属快堆实现负荷跟踪能力的运行要求和液态金属冷却剂的物性特点,提出了液态金属快堆的控制系统策略.对正常运行瞬态和大幅度负荷快速变化瞬态进行计算模拟以验证反应堆控制策略.结果表明,典型的运行工况下,控制系统方案具备良好控制性能,液态金属快堆具备负荷跟踪能力和较高的运行灵活性.负荷跟踪能力的研究为后续液态金属快堆的灵活运行奠定基础,有助于拓展液态金属快堆的应用场景,提高运行经济性.

    反应堆控制系统液态金属快堆负荷跟踪

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    游泳池式轻水反应堆池壁池底及关键构件老化评估

    蔡光博杨笑李保青李艾娟...
    309-313页
    查看更多>>摘要：核反应堆老化问题是决定反应堆安全运行的重要因素之一.中国原子能科学研究院游泳池式轻水反应堆(简称 49-2堆)是一座典型的延寿运行的研究堆,也是中国目前运行时间最长的反应堆,开展老化研究对评估其继续延寿运行具有重要意义.本文主要以游泳池式轻水反应堆池底池壁(L03铝材)作为研究对象,对某些点缺陷的腐蚀情况进行分析,结果表明,49-2堆一次水水质条件引起铝合金的化学腐蚀较小,通过水下摄像机的检查,发现点缺陷无扩大和其他性质的变化,同时对池底地脚螺栓的检测,发现螺栓腐蚀程度轻微,X射线探伤表明内部无结构损伤情况,可侧面判定反应堆池壁池底的腐蚀情况较为良好,不会产生破口失水事故的发生.该结果对许可证延续申请具有重要参考价值.

    游泳池式轻水反应堆老化腐蚀延续运行

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    Si合金化对10Cr铁/马钢在液态铅铋共晶环境中的液态金属脆化敏感性的影响

    卓洪钟志淮温涛肖军...
    314-321页
    查看更多>>摘要：铁素体/马氏体钢是第四代液态铅铋冷却快堆燃料包壳和其他堆内构件的重要候选结构材料.Si合金化是目前国内外改善铁/马钢在铅铋环境中的腐蚀性能的关键技术手段,但Si的加入对应力腐蚀开裂敏感性(即"液态金属脆化")的影响规律还有待深入研究.本文通过开展慢应变速率拉伸实验,对比研究了 4 种不同Si含量对 10Cr铁素体/马氏体钢在 350℃、贫氧和饱和氧铅铋以及氩气环境中的拉伸断裂行为,并结合断口分析,确定了Si对液态金属脆化敏感性的影响规律.结果表明,在所有Si含量下,铅铋对屈服强度和最大抗拉强度均没有显著影响,铅铋的影响主要体现在延伸率出现了明显下降;屈服强度随Si含量的变化基本保持不变,最大抗拉强度则呈现小幅度增大趋势;在氩气环境中,延伸率随Si含量的增加而增大.在贫氧铅铋环境中,延伸率的下降幅度与Si含量大体呈正相关.这说明Si含量越多,10Cr铁素体/马氏体钢的液态金属脆化敏感性越大.

    铅铋腐蚀铁素体/马氏体钢奥氏体不锈钢

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    活化石墨处理技术综述

    陈师肖雨佳但贵萍何艳荣...
    322-332页
    查看更多>>摘要：石墨作为反应堆中的慢化剂和反射层,在核电厂、实验堆、生产堆中均有大量使用,随着这些反应堆的老化和退役,产生了大量的活化石墨,据不完全统计,全球已产生活化石墨约 25 万吨.活化石墨含多种放射性核素,且其含维格纳能不宜直接处置,活化石墨处理一直是一个世界性难题.近年来,国内外针对活化石墨的处理技术开展了大量研究,包括气化法、部分净化(去污)法、固化法及高温熔盐法等,本文基于活化石墨的来源和特点,对近年来活化石墨处理方法以及研究进展进行了调研和分析,并对并对活化石墨处理研究进行了展望.

    活化石墨气化法去污法固化法高温熔盐法

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