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基于NSGA-Ⅲ的小型模块化铅冷快堆智能优化研究
1
作者 张涵 胡赟 +2 位作者 郭瑞阳 庄毅 乔鹏瑞 《原子能科学技术》 北大核心 2026年第2期257-267,共11页
反应堆设计中通常存在多个优化目标,影响因素众多且不同因素之间相互耦合,给方案优化造成较大困难,本文针对小型模块化铅冷快堆型号QJMF-S开展方案智能优化研究。选取BP神经网络算法加速临界参数求解,提出了预测临界堆芯参数的训练流程... 反应堆设计中通常存在多个优化目标,影响因素众多且不同因素之间相互耦合,给方案优化造成较大困难,本文针对小型模块化铅冷快堆型号QJMF-S开展方案智能优化研究。选取BP神经网络算法加速临界参数求解,提出了预测临界堆芯参数的训练流程,模型预测误差约0.5%,选取NSGA-Ⅲ算法进行反应堆方案的多目标自动寻优,开展了初始取值范围、种群规模等超参数的调优方法研究,给出了多样化的优化解集,能够同时满足全自然循环、可运输、低浓铀等要求,部分解相对于初始方案,在反应堆高度、直径、总功率3个目标上实现了全面提升。本文结果揭示了算法超越人工优化的全局搜索能力和收敛性,可为反应堆方案论证提供重要参考。 展开更多
关键词 神经网络 遗传算法 小型模块化反应堆 铅冷快堆
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核反应堆屏蔽结构复杂约束多目标优化方法研究
2
作者 褚倩倩 刘斌 +1 位作者 黄成 张明 《核技术》 北大核心 2026年第1期178-185,共8页
核反应堆屏蔽结构的优化设计为典型的复杂约束多目标全局寻优问题,本文建立了全局寻优算法耦合三维并行SN程序以及蒙特卡罗程序的优化设计方法,实现了寻优过程对优化参数和子目标的约束,并在船用反应堆和空间反应堆屏蔽结构的优化设计... 核反应堆屏蔽结构的优化设计为典型的复杂约束多目标全局寻优问题,本文建立了全局寻优算法耦合三维并行SN程序以及蒙特卡罗程序的优化设计方法,实现了寻优过程对优化参数和子目标的约束,并在船用反应堆和空间反应堆屏蔽结构的优化设计中进行了应用。研究表明:对船用堆屏蔽问题,将屏蔽重量和体积作为优化目标,而将其他与辐射相关的子目标作为约束条件的方式更适合于船用堆屏蔽问题的优化设计,可以取得较好的优化结果;对于空间反应堆的屏蔽结构优化设计,获得了与传统设计思路不同的结构。 展开更多
关键词 船用堆 空间反应堆 辐射屏蔽 多目标优化 辐射防护
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不依赖先验信息的多球谱仪中子能谱解谱方法研究
3
作者 唐松乾 谭怡 +3 位作者 杨俊云 刘斌 李硕 潘良明 《核技术》 北大核心 2025年第6期39-46,共8页
在中子能谱的多球谱仪测量中,现有解谱方法依赖于先验信息进行求解,而在某些特殊应用场景中,如在反应堆屏蔽结构深穿透计算方法的验证中,需要测量值独立于理论先验,即解谱过程不依赖先验信息,从而实现对理论方法的验证。因此,本文结合La... 在中子能谱的多球谱仪测量中,现有解谱方法依赖于先验信息进行求解,而在某些特殊应用场景中,如在反应堆屏蔽结构深穿透计算方法的验证中,需要测量值独立于理论先验,即解谱过程不依赖先验信息,从而实现对理论方法的验证。因此,本文结合Lanczos双对角化和Tikhonov正则化方法,建立了基于Krylov子空间方法的迭代正则化解谱方法,并应用于241Am-Be中子源能谱的测量实验。相较于应用广泛的GRAVEL算法和ML-EM算法,迭代正则化方法可有效避免“半收敛”,在实测值涨落较大的情况下实现较好的求解。 展开更多
关键词 多球谱仪 中子能谱解谱 矩阵病态 测量值涨落
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法兰螺栓对设备闸门密封性能的影响研究
4
作者 李华 赵英昆 《核动力工程》 北大核心 2026年第1期136-141,共6页
设备闸门作为安全壳上最大贯穿件,其密封性能对防止放射性物质外泄起着至关重要的作用。本文采用有限元法对ACP1000设备闸门法兰-螺栓-垫片密封结构建立完整的模型,用预紧单元施加螺栓预紧力,垫片单元模拟计算密封圈回弹量,研究了外压... 设备闸门作为安全壳上最大贯穿件,其密封性能对防止放射性物质外泄起着至关重要的作用。本文采用有限元法对ACP1000设备闸门法兰-螺栓-垫片密封结构建立完整的模型,用预紧单元施加螺栓预紧力,垫片单元模拟计算密封圈回弹量,研究了外压载荷、螺栓预紧力和安全壳强迫位移等因素对设备闸门密封性能的影响。研究发现法兰螺栓布置数量和预紧力载荷的增加对于设备闸门密封圈回弹量呈线性反比关系,其中螺栓数量的增加导致预紧力作用范围叠加区域增大,提高了圆周方向密封的均匀性,对于设备闸门密封性能的影响更为显著,在法兰尺寸和螺栓布置数量满足预紧操作空间要求的前提下,应优先考虑调整法兰螺栓数量以满足密封要求。 展开更多
关键词 设备闸门 法兰螺栓 密封性能 有限元分析 垫片单元
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车载移动式兆瓦级热管冷却反应堆核电源系统概念设计与总体方案 被引量：1
5
作者 林恒隆 李泽光 +5 位作者 杨俊 苏子麟 王慧富 张鹏志 诸葛伟林 江泓升 《核技术》 北大核心 2025年第7期137-150,共14页
热管冷却反应堆具有体积小、安全性高和运输便捷等特点,是核能小型化应用领域的一种优选堆型。基于此设计的核电源系统能够集成到标准集装箱内实现车载移动,以便快速部署到电网基础设施不健全的偏远地区,确保持续且稳定的能源供应。本... 热管冷却反应堆具有体积小、安全性高和运输便捷等特点,是核能小型化应用领域的一种优选堆型。基于此设计的核电源系统能够集成到标准集装箱内实现车载移动,以便快速部署到电网基础设施不健全的偏远地区,确保持续且稳定的能源供应。本文对此前提出并设计的车载移动式兆瓦级热管冷却反应堆核电源系统(Mobile Nuclear Power System,MNPS-1000)开展研究,该系统是由热管冷却反应堆和开式布雷顿循环与闭式朗肯循环联合的能量转换系统组成,其中反应堆的热功率为3 MWt,能量转换系统的输出电功率为1 MWe。本文针对该设计方案梳理了反应堆系统设计和能量转换系统设计,介绍了对关键设备部件设计分析和总体系统的研究内容,在此基础上根据设计需求更新概念设计方案。 展开更多
关键词 概念设计 热管冷却反应堆 联合能量循环系统 车载移动
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压水堆核电厂厚壁承压设备设计评价和在役评定分析探讨
6
作者 陈明亚 曹昱澎 +3 位作者 孙欣 余伟炜 彭群家 赵万祥 《压力容器》 北大核心 2025年第3期62-70,共9页
针对某核电厂一回路厚壁承压设备设计评价和在役评定中,评价准则和评价方法上存在的差异问题。以制定一回路温度-压力限值曲线为例,介绍设计中的“简略分析”和在役分析中“精确评定”在参考缺陷、焊接残余应力、材料断裂韧度、评定系... 针对某核电厂一回路厚壁承压设备设计评价和在役评定中,评价准则和评价方法上存在的差异问题。以制定一回路温度-压力限值曲线为例,介绍设计中的“简略分析”和在役分析中“精确评定”在参考缺陷、焊接残余应力、材料断裂韧度、评定系数等方面的差异情况,发现存在大量混淆设计评价和在役评定要求的情况,如较为普遍采用设计评价的技术思路评定在役阶段缺陷的安全性。基于不同分析假设的在服役阶段可接受缺陷信息和现有评价体系存在不足,忽略长期运行中客观条件的变化,缺乏对关键技术难点和科学问题的重视,自主提出影响安全的技术问题较少,建议后续国内可给出基于标准的分析案例。 展开更多
关键词 承压设备 核压力容器 P-T曲线 设计评价 在役评定
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核热推进反应堆多目标优化设计方法研究
7
作者 朱鹏橙 赵鹏程 +2 位作者 刘晓晶 柴翔 李卫 《核技术》 北大核心 2025年第11期104-117,共14页
在深空探测任务对高性能推进系统的迫切需求下,针对现有核热推进反应堆(Nuclear Thermal Propulsion Reactor,NTPR)设计方法的系统性和完整性不足的问题,提出了一种NTPR多目标概念设计方法,以实现具有大推力、高比冲、长寿命和轻量化特... 在深空探测任务对高性能推进系统的迫切需求下,针对现有核热推进反应堆(Nuclear Thermal Propulsion Reactor,NTPR)设计方法的系统性和完整性不足的问题,提出了一种NTPR多目标概念设计方法,以实现具有大推力、高比冲、长寿命和轻量化特点的NTPR堆芯设计。首先,该方法依据组件间的传热特点构建了组件间传热模型,并将其与核火箭的飞行性能及堆芯的临界状态相结合以便开展综合分析;其次,基于组件间传热模型、飞行性能模型以及组件二维临界模型,提出了一种多目标参数筛选方法,采用该方法对NTPR设计方案进行耦合迭代计算,以优化堆芯布局,确保满足热工、飞行和中子物理的综合设计标准,同时实现堆芯质量的最小化。在优化过程中,利用开源蒙特卡罗软件OpenMC对优化后的堆芯布局进行了详尽的三维中子学计算,这些计算针对反应堆的临界特性、安全特性以及燃耗表现等关键性能指标进行了全面评估。结果显示,基于该方法设计的低浓缩铀(Low-Enriched Uranium,LEU)NTPR概念设计方案初步满足了高性能设计要求,为未来载人深空探测任务提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 核热推进 多目标参数筛选方法 优化设计 蒙特卡罗软件 中子学特性
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SARAX在船用热管堆设计中的应用研究
8
作者 李凡琛 郑友琦 +1 位作者 王夏雨 王释笛 《核动力工程》 北大核心 2025年第S1期58-65,共8页
随着热管堆技术的逐步成熟,其在水下无人潜航器(UUV)上的应用潜力不断提升。本文针对水下平台对小型化、长寿命、高可靠性核动力系统的需求,提出了一种适用于核动力潜航器的兆瓦级热管堆,设计寿期为10 a。基于SARAX程序对该堆型进行中... 随着热管堆技术的逐步成熟,其在水下无人潜航器(UUV)上的应用潜力不断提升。本文针对水下平台对小型化、长寿命、高可靠性核动力系统的需求,提出了一种适用于核动力潜航器的兆瓦级热管堆,设计寿期为10 a。基于SARAX程序对该堆型进行中子学分析,内容包括燃耗趋势、功率分布、反应性系数及控制棒价值等关键参数。计算结果表明,该反应堆具备良好的中子学性能和均匀的功率分布,10 a寿期内燃料的平均燃耗深度为9.455 GW·d/t(U);堆芯径向相对功率峰出现在最外圈燃料组件;补偿棒在寿期内的反应性补偿量小于2000pcm(1pcm=10-5);单根控制棒价值不超过1β,满足反应堆体积小、重量轻、控制安全的设计目标。该堆型有望为UUV提供稳定、持续的水下动力支持,以提升其续航能力与任务执行能力。 展开更多
关键词 无人潜航器(UUV) 热管堆 中子学
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非岩性地基钍基熔盐堆厂房楼层反应谱分析与优化
9
作者 吕方宏 陈晓明 何军 《结构工程师》 2025年第4期80-90,共11页
本文提出了匹配反应谱和包络功率谱的人工地震波混合模拟方法;详细给出了水平及竖向地震作用下人工边界5个面等效应力大小及方向;利用EERA软件进行了土层反应计算,得到自由场不同场地深度的地震反应;建立了钍基熔盐堆厂房及土体的有限... 本文提出了匹配反应谱和包络功率谱的人工地震波混合模拟方法;详细给出了水平及竖向地震作用下人工边界5个面等效应力大小及方向;利用EERA软件进行了土层反应计算,得到自由场不同场地深度的地震反应;建立了钍基熔盐堆厂房及土体的有限元模型,进行了考虑土-结构相互作用效应的地震响应分析;提出了竖向楼层反应谱优化方法。结果表明:提出的人工地震波混合模拟方法有较高的目标设计反应谱匹配精度,且能很好地包络目标功率谱密度;相对于水平方向,由于楼板局部振动特性不同,竖直方向楼板反应谱会在楼板局部振动固有频率附近出现峰值,对核设备抗震分析带来不利影响;通过调整结构局部布置,改变楼板局部振动特性,可以改善该部分楼板的竖向反应谱。 展开更多
关键词 钍基熔盐堆 人工地震波混合模拟 地震波动输入 土-结构相互作用 楼层谱优化
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钆棒优化技术应用于157堆芯燃料管理的可行性研究
10
作者 张仕勋 马兹容 《原子核物理评论》 北大核心 2025年第4期676-681,共6页
采用钆棒优化技术开展了157堆芯18个月换料燃料管理的可行性研究,设计了钆棒优化方案的平衡循环燃料管理方案,并给出了基准方案和钆棒优化方案的主要计算结果。结果表明,通过对燃料组件和可燃毒物进行合理化布置,钆棒优化方案可以满足1... 采用钆棒优化技术开展了157堆芯18个月换料燃料管理的可行性研究,设计了钆棒优化方案的平衡循环燃料管理方案,并给出了基准方案和钆棒优化方案的主要计算结果。结果表明,通过对燃料组件和可燃毒物进行合理化布置,钆棒优化方案可以满足18个月换料周期运行的设计准则要求。在相同的循环长度下,采用钆棒优化燃料管理设计的堆芯平均卸料燃耗更高,燃料组件使用成本更低,经济性更好。 展开更多
关键词 钆棒优化技术 157堆芯 燃料管理
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“华龙一号”反应堆堆芯与安全设计研究 被引量：18
11
作者 余红星 周金满 +4 位作者 冷贵君 邓坚 刘余 吴清 刘伟 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期1-7,共7页
"华龙一号"是我国自主设计研发的具有完整知识产权的第三代百万千瓦级压水堆核电技术。本文介绍了"华龙一号"的产生历程,系统论述了"华龙一号"反应堆堆芯与安全设计特点,包括"华龙一号"研发过... "华龙一号"是我国自主设计研发的具有完整知识产权的第三代百万千瓦级压水堆核电技术。本文介绍了"华龙一号"的产生历程,系统论述了"华龙一号"反应堆堆芯与安全设计特点,包括"华龙一号"研发过程中开展的堆芯核设计、热工水力设计、安全设计、设计验证及"华龙一号"持续开展的设计改进与优化等内容,通过采用新的设计理念和设计技术,全面提高了"华龙一号"作为三代核电技术的经济性、灵活性和安全性。 展开更多
关键词 华龙一号 压水堆 核电站 设计特点
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超临界水冷堆技术研发(第一阶段)综述 被引量：8
12
作者 肖泽军 李翔 +6 位作者 黄彦平 唐睿 罗琦 臧峰刚 李庆 李朋洲 易伟 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期1-4,14,共5页
简要介绍超临界水冷堆(SCWR)研发的总体目标、技术指标和总体规划,详细说明SCWR技术研发(第一阶段)的课题及专题设置情况。总结了SCWR技术研发(第一阶段)在设计研究、实验及相关技术研究及材料研究中取得的独创性和突破性成果。在国内... 简要介绍超临界水冷堆(SCWR)研发的总体目标、技术指标和总体规划,详细说明SCWR技术研发(第一阶段)的课题及专题设置情况。总结了SCWR技术研发(第一阶段)在设计研究、实验及相关技术研究及材料研究中取得的独创性和突破性成果。在国内首次提出了自主知识产权的中国超临界水冷堆(CSR1000)技术方案。 展开更多
关键词 超临界水冷堆 第一阶段 综述 中国超临界水冷堆(CSR1000)
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蒙特卡罗程序TRIPOLI自动建模方法研究 被引量：10
13
作者 张俊军 曾勤 +2 位作者 王国忠 吴宜灿 FDS团队 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期272-276,共5页
TRIPOLI是法国原子能署(CEA)开发的三维蒙特卡罗粒子输运计算程序,在反应堆物理分析、辐射防护设计、核安全评估等领域得到广泛应用。但是手工描述其输入文件耗时,容易出错,质量得不到保证。本文研究了TRIPOLI自动建模方法,实现了CAD工... TRIPOLI是法国原子能署(CEA)开发的三维蒙特卡罗粒子输运计算程序,在反应堆物理分析、辐射防护设计、核安全评估等领域得到广泛应用。但是手工描述其输入文件耗时,容易出错,质量得不到保证。本文研究了TRIPOLI自动建模方法,实现了CAD工程模型与TRIPOLI模型的相互转换。通过对基准例题的计算分析,证明了其转换结果正确、可靠。 展开更多
关键词 TRIPOLI 中子学模型 自动建模 几何引擎 MCAM 构造实体几何
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托卡马克工程试验混合堆概念设计 被引量：7
14
作者 黄锦华 盛光昭 +15 位作者 施汉文 游承伦 谢中友 邓柏权 冯开明 王学人 薛淑兰 王庆明 黄中琪 张飚 阳彦鑫 吴灵桥 张丽 张国书 吕晓兰 霍铁军 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1990年第4期193-208,共16页
本文描述了托卡马克工程试验混合堆(TETB-Ⅲ)的概念设计。堆芯等离子体、各类磁体、包层中子学与热工水力、磁体屏蔽等设计协调一致地体现在堆结构设计中。结构设计考虑了各部件维修的需要和冷却剂进出管道的具体安排。燃料增殖只安排... 本文描述了托卡马克工程试验混合堆(TETB-Ⅲ)的概念设计。堆芯等离子体、各类磁体、包层中子学与热工水力、磁体屏蔽等设计协调一致地体现在堆结构设计中。结构设计考虑了各部件维修的需要和冷却剂进出管道的具体安排。燃料增殖只安排在等离子体环的外侧包层,放宽对内侧包层的中子学性能要求,以及实现较低的锂冷却剂磁流体动力学压降等是设计的一些特点。最后,对设计进行了安全性分析和有关放射性的计算。 展开更多
关键词 托卡马克 工程试验 混合堆 包层
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反应堆结构的三维非线性地震分析 被引量：6
15
作者 黄茜 张毅雄 +2 位作者 沈平川 余晓菲 吴万军 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期19-23,共5页
建立反应堆结构三维非线性有限元模型,采用总体瑞利阻尼、局部材料阻尼和弹簧单元阻尼相结合的方法解决部件间的阻尼差异问题,导出燃料组件的等效间隙与等效刚度计算公式并真实地模拟了带间隙的同心圆部件间的接触、动态变化的预紧力和... 建立反应堆结构三维非线性有限元模型,采用总体瑞利阻尼、局部材料阻尼和弹簧单元阻尼相结合的方法解决部件间的阻尼差异问题,导出燃料组件的等效间隙与等效刚度计算公式并真实地模拟了带间隙的同心圆部件间的接触、动态变化的预紧力和摩擦效应。随后,以同时满足响应谱和功率谱包络性要求的非平稳地震位移时程作输入,开展反应堆结构的非线性地震分析,得到结构在安全停堆地震(SSE)下的地震响应,为反应堆结构的三维非线性抗震研究提供借鉴。 展开更多
关键词 反应堆结构 非线性 地震分析 阻尼差异
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ITER磁体支撑结构有限元分析 被引量：5
16
作者 刘志勇 李正宏 +2 位作者 黄洪文 曾和荣 王少华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期264-269,共6页
磁体支撑结构是国际热核聚变实验反应堆(ITER)的重要部件,对其进行力学特性分析研究是确保整个反应堆正常运行的关键。通过对磁体支撑结构各工况下的强度、刚度的数值分析,给出了磁体支撑结构对应工况下各零部件的应力分布及变形量;分... 磁体支撑结构是国际热核聚变实验反应堆(ITER)的重要部件,对其进行力学特性分析研究是确保整个反应堆正常运行的关键。通过对磁体支撑结构各工况下的强度、刚度的数值分析,给出了磁体支撑结构对应工况下各零部件的应力分布及变形量;分析结果表明磁体支撑结构各零部件的最大应力值均小于许用应力,满足强度要求,各零部件变形合理,不会出现脱开失稳现象。通过数值分析,为国际热核反应堆磁体支撑结构提供了理论设计数据,提升了磁体支撑结构的安全性和可靠性。 展开更多
关键词 热核反应堆 磁体支撑结构 有限元分析 强度 刚度
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基于RELAP5的蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统影响因素分析 被引量：7
17
作者 周磊 郗昭 +2 位作者 熊万玉 闫晓 肖泽军 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期72-75,87,共5页
采用RELAP5程序对蒸汽发生器(SG)二次侧非能动余热排出系统进行计算分析,研究液柱初始高度、液柱初始温度、系统阻力系数、加热功率和初始水装量等因素对自然循环特性的影响。
关键词 非能动余热排出系统 RELAP5程序 计算分析
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CSR1000结构总体设计方案 被引量：5
18
作者 张宏亮 罗英 +3 位作者 李翔 范恒 刘晓 周禹 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期52-56,共5页
围绕中国超临界水冷堆(CSR1000)项目开展的反应堆结构总体设计方案研究,阐述了在双流程条件下反应堆结构总体面临的反应堆结构材料、密封结构形式、流量分配、热应力分析及流致振动响应等关键技术问题,并提出了初步的研究方法和解决方案。
关键词 中国超临界水冷堆(CSR1000) 反应堆结构 双流程 总体设计
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控制棒落棒动力学数值计算 被引量：6
19
作者 张吉斌 高希龙 +3 位作者 何航行 宫汝志 马超 岳宁 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期218-223,共6页
控制棒在安全停堆时的下落时间和下落规律是核电厂安全分析的重要参数。本文针对一种超临界水冷堆控制棒组件,采用计算流体动力学(CFD)瞬态动网格数值分析方法研究某控制棒的下落过程,分析其流场演化规律,并得到了控制棒下落过程中位移... 控制棒在安全停堆时的下落时间和下落规律是核电厂安全分析的重要参数。本文针对一种超临界水冷堆控制棒组件,采用计算流体动力学(CFD)瞬态动网格数值分析方法研究某控制棒的下落过程,分析其流场演化规律,并得到了控制棒下落过程中位移随时间、速度随时间及加速度随时间的变化规律。同时,研究了控制棒、通道发生变形时对控制棒下落规律的影响。本文的计算方法及结果对控制棒结构优化具有指导意义。 展开更多
关键词 控制棒 计算流体动力学 下落规律 流场演化
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模块式小型压水堆ACP100堆芯燃料管理策略研究 被引量：4
20
作者 汪量子 巨海涛 +3 位作者 秦冬 王连杰 于颖锐 李庆 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期157-160,共4页
为将多用途模块式先进小型压水堆(ACP100)堆芯换料周期提升至24个月,兼顾良好的燃料利用率并保证功率展平特性满足安全性的限值要求,本文使用具备工程经验的成熟软件,进行不同的批料数、不同富集度组合、不同径向装载模式等组合方案的... 为将多用途模块式先进小型压水堆(ACP100)堆芯换料周期提升至24个月,兼顾良好的燃料利用率并保证功率展平特性满足安全性的限值要求,本文使用具备工程经验的成熟软件,进行不同的批料数、不同富集度组合、不同径向装载模式等组合方案的燃料管理研究,通过研究掌握了不同策略特征并形成ACP100堆芯燃料管理推荐策略:选取3批次换料、24盒组件/批的倒料策略,结合部分低泄漏装载模式,作为ACP100堆芯燃料管理推荐策略,同时进一步提高燃料富集度以提升燃料经济性。 展开更多
关键词 模块式小型堆 燃料管理 批料数 装载模式
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