分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-08-15
摘要: 熔盐堆是六种第四代反应堆之一,其使用液态核燃料,与常规固态核燃料堆型不一样。为做好堆芯设计管理和核安全监管,有必要对其7Li丰度与核临界参数的关系进行分析。本研究通过参考具有工程实践的熔盐堆进行建模,运用软件仿真模拟计算,分析不同7Li丰度燃料盐对熔盐堆反应性的影响,分析核临界参数变化的规律。通过迭代计算,快速精确找到熔盐堆核临界时的7Li丰度值。最终得出结论,熔盐堆反应性随着燃料盐7Li丰度的增加而增加,且在熔盐堆反应性变化率也与7Li丰度有关。根据本研究分析成果进行深入探讨,从法律法规角度总结相关管理要求,从审管角度提出应该关注的建议要点。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-07-15
摘要: 熔盐堆是六种第四代反应堆之一,其使用液态核燃料,与常规固态核燃料堆型不一样。为做好堆芯设计管理和核安全监管,有必要对其7Li丰度与核临界参数的关系进行分析。本研究通过参考具有工程实践的熔盐堆进行建模,运用软件仿真模拟计算,分析不同7Li丰度燃料盐对熔盐堆反应性的影响,分析核临界参数变化的规律。通过迭代计算,快速精确找到熔盐堆核临界时的7Li丰度值。最终得出结论,熔盐堆反应性随着燃料盐7Li丰度的增加而增加,且在熔盐堆反应性变化率也与7Li丰度有关。根据本研究分析成果进行深入探讨,从法律法规角度总结相关管理要求,从审管角度提出应该关注的建议要点。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2023-06-21
摘要: 熔盐堆作为第四代先进反应堆的重要堆型之一,以高沸点熔盐为核燃料,具有高温输出、常压操作等特点。而基于温差发电的热管熔盐堆,兼具了熔盐堆、热管和温差发电的优势,具有输出温度高、热电转换效率高、结构简单及安全可靠等优点。故该堆型在能源系统领域具有极大的优势,是外太空及深海探测任务的理想能源。但因堆芯熔盐低热导率而形成的热管密集排布给热管冷凝段温差发电传热设计带来了难题。针对该堆型设计需求,本文提出适于熔盐堆的热管-温差发电耦合系统结构并进行了传热分析。堆芯热管冷凝段采用塔式温差发电系统结构设计,整体热端座与堆芯热管冷凝端相配合,形成从下至上的第1层至第N层热段套;冷端座套设于热端座外,内设冷端热管通道;热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间贴有温差发电片,发电片间隙采用保温棉减少漏热。采用Ansys Workbench开展了适于热管熔盐堆的四层塔式温差发电系统传热仿真模拟,分析表明,系统运行时,整体塔座温度分布均匀,热量有效利用率大于 96%,系统漏热量小于4%,发电片两侧温差大于490℃,利于提高热电转换效率,设计具有可行性,有利于推动温差发电在热管熔盐堆中的应用。
分类: 核科学技术 >> 裂变堆工程技术 提交时间: 2024-04-07
摘要: 对于熔盐堆全堆高保真流体动力学计算,即使借助超级计算机的并行计算能力在面对快速甚至实时求解的问题仍然面临效率的巨大挑战,引入和采用模型降阶方法(Reduced Order Modeling,ROM),将能够有效解决这类问题。基于本征正交分解方法(Proper Orthogonal Decomposition, POD)与Galerkin投影法,引入基于有限体积的模型降阶方法(ROM based on Finite Volume approximation,FV-ROM)和上确界稳定模型降阶方法(ROM with supremizer stabilization,SUP-ROM),针对液态燃料熔盐堆(Liquid Fuel Molten Salt Reactor,LFMSR)层流和湍流瞬态工况开展适用性分析。结果表明,FV-ROM方法在速度误差和计算效率方面占有明显优势,层流和湍流瞬态速度平均L2相对误差低于0.5%和0.6%,且单步长的加速比分别为1500和1000倍左右;相比之下,SUP-ROM方法在压力预测方面表现出显著的优势,层流和湍流瞬态压力平均L2相对误差低至0.20%和0.38%。因此,通过FV-ROM和SUP-ROM两种方法相结合的方式进行熔盐堆流体动力学速度场和压力场预测,能够更加有效地提高流体动力学仿真的效率和确保瞬态模拟过程计算可靠性和精确度。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2025-04-01
摘要: 熔盐堆具有固有安全性和部署灵活性,能够广泛应用于多种场景。功率控制系统是确保熔盐堆安全稳定运行的关键系统之一,其在控制堆芯燃料盐温度的同时,还需要对负载变化进行快速响应,以满足基于熔盐堆的多样化复合能源系统中的潜在需求。控制目标之间存在相互影响,且执行器的数量和可调范围往往有限,因此给控制器参数的选择带来了巨大挑战。本文使用反应堆功率控制系统上普遍采用的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制器对堆芯温度和功率进行控制。在MATLAB/Simulink软件中建立熔盐增殖堆(Molten Salt Breeder Reactor, MSBR)一回路非线性模型。基于该模型采用多目标粒子群算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)对控制器参数进行了优化,并根据灵敏度比偏差筛选每个目标都可接受的优解,实现了自动化选取控制器参数的最佳方案。通过仿真不同工况对控制器的性能进行了验证,结果表明,多目标粒子群算法优化后的控制器具有良好的负荷跟踪能力,能够实现功率及温度双目标的平衡,在负载阶跃变化时能抑制超调量在2%范围内,响应速度快,抗干扰能力强。
分类: 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间: 2025-04-30
摘要: 钍基熔盐堆在运行过程中会排放85Kr和133Xe等放射性惰性气体(特征核素),准确监测尾气出口处各特征核素活度浓度对了解核反应堆与尾气处理系统的运行状况具有重要意义。β-γ符合法可显著降低本底且提高测量精度,能满足监测需求,因此设计了由PIPS和HPGe组成的符合监测装置。基于熔盐堆尾气中的核素活度浓度理论值,使用MCNP (Monte Carlo N Particle Transport Code) 设计了采样腔最佳尺寸,研究了探测器对β和γ探测效率的影响,并分析了监测装置的能谱及最小可探测活度浓度(Minimum Detectable Concentration,MDC)。结果表明:圆柱体型的采样腔最佳尺寸为高5.3cm,半径4.25cm,该监测装置具备核素识别能力且特征核素的MDC为10^3 -10^5 mBq/m3,达到设计需求。本文结果可为后续监测装置的加工与测试提供理论依据。
分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2025-04-29
摘要: 液体燃料熔盐堆是第四代先进核能系统的候选堆型之一,应急排盐冷却系统是其可设置的特殊安全设计。本文以熔盐实验堆(Molten Salt Reactor Experiment, MSRE)应急排盐冷却系统为研究对象,探究换热元件内层屏障破损对其正常余热导出功能的影响。该研究基于计算流体动力学模拟方法,通过构建传热和多相流动模型分析破损后的传热和流动现象,并对关键影响参数进行敏感性分析。结果表明,内层套管破损后,18.4%的冷却水从破损位置经气隙层流出,单根换热元件功率提升到29.434 kW,破损位置附近外层套管出现局部温度低点。敏感性分析结果表明,破损尺寸、破损位置和气隙层压力变化均会对换热元件传热产生明显影响,其中传热对破损尺寸敏感性最强。该分析结果可以为熔盐堆应急排盐冷却系统工程设计提供研究数据。