池式研究型反应堆是全球多用途研究堆中的重点类型,因其在安全特性、多用途性和运行维护等方面的突出表现而备受关注。在池式堆中,热功率为1~10 MW的小型研究堆方案设计最为成熟,应用场景最为广泛。为了探索未来池式研究堆堆芯设计及其...池式研究型反应堆是全球多用途研究堆中的重点类型,因其在安全特性、多用途性和运行维护等方面的突出表现而备受关注。在池式堆中,热功率为1~10 MW的小型研究堆方案设计最为成熟,应用场景最为广泛。为了探索未来池式研究堆堆芯设计及其应用场景的发展趋势,首先,根据全球开展RERTR(Reduced Enrichment Research and Test Reactor)低浓化项目并进行堆芯重新设计的小型池式研究堆不同的堆芯方案进行对比,研究分析未来小型池式研究堆堆芯可采用的燃料类型和组件结构,以及目前全球小型池式研究堆的应用情况。其次,总结了小型池式研究堆在燃料类型和堆芯结构两个方面的发展现状,汇总了研究堆各类中子应用场景的技术指标。最终,通过横向对比探究分析推判:未来小型池式研究堆将采用紧凑型堆芯设计,采用高密度的低浓缩铀燃料,以紧凑可移动式小堆芯为基础,以大水池内中子源应用设施为主要发展方向。展开更多
宽能谱超高通量试验堆(Tsinghua High Flux Reactor,THFR)是一种具备国际先进水平的水冷高通量反应堆,其辐照孔道未扰动的平均热、快中子通量可达2×10^(15)n·cm^(-2)·s^(-1),具有中子通量高、能谱范围宽、辐照能力强、...宽能谱超高通量试验堆(Tsinghua High Flux Reactor,THFR)是一种具备国际先进水平的水冷高通量反应堆,其辐照孔道未扰动的平均热、快中子通量可达2×10^(15)n·cm^(-2)·s^(-1),具有中子通量高、能谱范围宽、辐照能力强、功能用途广等突出特点,综合辐照性能居于国际领先水平,在工业、农业、航天、医疗等领域具有重要应用。本文分析了THFR反应堆及相关系统、辐照应用系统的设计特点,包括采用“池壳式”堆本体结构、“低中子自屏”堆芯设计、弧板型燃料组件、旋转控制鼓、多用途辐照孔道设计、“能动-非能动”相结合安全系统设计等,并对该堆在核燃料和材料辐照考验、放射性同位素辐照生产、中子科学研究等领域的应用前景进行了展望。THFR为服务国家重大战略需求、保障人民生命健康、培育和发展新质生产力提供了有力支撑。展开更多
钠冷快堆(Sodium-cooled Fast Reactor,SFR)作为第四代核能系统的代表性堆型,凭借其燃料增殖潜力、次锕系核素嬗变能力及固有安全特性成为国际研究热点。然而,钠冷快堆设计与运行过程中普遍存在核数据随机性、模型简化误差、边界条件扰...钠冷快堆(Sodium-cooled Fast Reactor,SFR)作为第四代核能系统的代表性堆型,凭借其燃料增殖潜力、次锕系核素嬗变能力及固有安全特性成为国际研究热点。然而,钠冷快堆设计与运行过程中普遍存在核数据随机性、模型简化误差、边界条件扰动等多源不确定性,上述不确定性与反应堆内复杂的中子学行为、钠热工水力特性及事故工况下的多物理场效应耦合传播,可能导致钠冷快堆系统响应偏离或异常波动,甚至引发事故风险。本文主要从核反应堆物理计算、热工水力分析和事故安全分析三个方向概述了钠冷快堆系统不确定性分析的研究进展,总结了国际范围内的研究成果,分析了遇到的技术挑战和未来研究的发展趋势,并探讨了我国在这些领域的研究现状及未来的研究方向。通过分析与总结,希望为未来钠冷快堆系统的安全性评估与设计优化提供一定参考。展开更多
在第四代先进反应堆钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)中,高温含缺陷构件的寿命预测是结构完整性评估的重要环节。在该研究中,首先基于随时间变化的蠕变断裂力学,采用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)软件的围线积...在第四代先进反应堆钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)中,高温含缺陷构件的寿命预测是结构完整性评估的重要环节。在该研究中,首先基于随时间变化的蠕变断裂力学,采用有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)软件的围线积分方法计算蠕变断裂参量C^(*),结合Python语言编写的自动化分析程序,预测了GH3535合金紧凑拉伸试样C(T)的蠕变裂纹扩展(Creep Crack Propagation,CCP)。将FEA数值计算结果和蠕变裂纹扩展试验的结果进行对比验证,分析了数值模拟计算中的不确定性来源。然后按照规范,建立了GH3535合金的时间相关失效评定图(Time-dependent Failure Assessment Diagram,TDFAD),并从FEA计算结果提取并计算裂纹扩展过程中的应力强度因子K和参考应力σ_(ref),最后对缺陷试样进行了寿命评估。在蠕变裂纹扩展数值模拟中,蠕变断裂参量C^(*)仅能描述裂纹扩展阶段,而裂纹萌生阶段采用试验数据拟合的裂纹萌生时间进行描述。高温含缺陷结构的寿命跟缺陷的尺寸、载荷、裂纹扩展速率等因素相关,通过数值模拟方法可获取这些因素的影响。该研究结果解释了GH3535合金的蠕变裂纹行为,为TMSR高温含缺陷结构的寿命预测提供了工程指导。展开更多
文摘池式研究型反应堆是全球多用途研究堆中的重点类型,因其在安全特性、多用途性和运行维护等方面的突出表现而备受关注。在池式堆中,热功率为1~10 MW的小型研究堆方案设计最为成熟,应用场景最为广泛。为了探索未来池式研究堆堆芯设计及其应用场景的发展趋势,首先,根据全球开展RERTR(Reduced Enrichment Research and Test Reactor)低浓化项目并进行堆芯重新设计的小型池式研究堆不同的堆芯方案进行对比,研究分析未来小型池式研究堆堆芯可采用的燃料类型和组件结构,以及目前全球小型池式研究堆的应用情况。其次,总结了小型池式研究堆在燃料类型和堆芯结构两个方面的发展现状,汇总了研究堆各类中子应用场景的技术指标。最终,通过横向对比探究分析推判:未来小型池式研究堆将采用紧凑型堆芯设计,采用高密度的低浓缩铀燃料,以紧凑可移动式小堆芯为基础,以大水池内中子源应用设施为主要发展方向。
文摘宽能谱超高通量试验堆(Tsinghua High Flux Reactor,THFR)是一种具备国际先进水平的水冷高通量反应堆,其辐照孔道未扰动的平均热、快中子通量可达2×10^(15)n·cm^(-2)·s^(-1),具有中子通量高、能谱范围宽、辐照能力强、功能用途广等突出特点,综合辐照性能居于国际领先水平,在工业、农业、航天、医疗等领域具有重要应用。本文分析了THFR反应堆及相关系统、辐照应用系统的设计特点,包括采用“池壳式”堆本体结构、“低中子自屏”堆芯设计、弧板型燃料组件、旋转控制鼓、多用途辐照孔道设计、“能动-非能动”相结合安全系统设计等,并对该堆在核燃料和材料辐照考验、放射性同位素辐照生产、中子科学研究等领域的应用前景进行了展望。THFR为服务国家重大战略需求、保障人民生命健康、培育和发展新质生产力提供了有力支撑。
文摘钠冷快堆(Sodium-cooled Fast Reactor,SFR)作为第四代核能系统的代表性堆型,凭借其燃料增殖潜力、次锕系核素嬗变能力及固有安全特性成为国际研究热点。然而,钠冷快堆设计与运行过程中普遍存在核数据随机性、模型简化误差、边界条件扰动等多源不确定性,上述不确定性与反应堆内复杂的中子学行为、钠热工水力特性及事故工况下的多物理场效应耦合传播,可能导致钠冷快堆系统响应偏离或异常波动,甚至引发事故风险。本文主要从核反应堆物理计算、热工水力分析和事故安全分析三个方向概述了钠冷快堆系统不确定性分析的研究进展,总结了国际范围内的研究成果,分析了遇到的技术挑战和未来研究的发展趋势,并探讨了我国在这些领域的研究现状及未来的研究方向。通过分析与总结,希望为未来钠冷快堆系统的安全性评估与设计优化提供一定参考。
