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Kilopower热管堆临界装置物理设计研究
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作者 肖启冬 张鹏展 +6 位作者 杨历军 刘凯凯 金志威 郭佳欣 张振洋 夏兆东 胡古 《核动力工程》 北大核心 2026年第1期51-60,共10页
Kilopower热管堆地面原型堆KRUSTY主要用于开展28 h满功率实验,并开展组件级临界实验。由于KRUSTY反应堆不是临界装置,不具备全面开展空间堆临界实验的能力,有必要针对Kilopower热管堆设计专门的临界装置,使其具备全面开展中子物理特性... Kilopower热管堆地面原型堆KRUSTY主要用于开展28 h满功率实验,并开展组件级临界实验。由于KRUSTY反应堆不是临界装置,不具备全面开展空间堆临界实验的能力,有必要针对Kilopower热管堆设计专门的临界装置,使其具备全面开展中子物理特性实验和特殊临界安全实验的能力。本研究分析了KRUSTY反应堆的组件级临界实验,依据国内临界装置相关法律法规和实际经验,提出了Kilopower热管堆临界装置物理设计要求,从堆芯模拟、实验需求和安全要求3个方面开展了物理设计研究。研究结果表明,设计的临界装置满足全部物理设计要求。因此,本研究提出的Kilopower热管堆临界装置物理设计方法可推广用于空间堆临界装置的物理设计。 展开更多
关键词 kilopower热管堆 临界装置 物理设计 相似性 特殊临界安全实验
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Kilopower空间堆掉落事故临界安全问题研究 被引量:9
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作者 安伟健 郭键 +1 位作者 葛攀和 高剑 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期447-453,共7页
美国Kilopower空间堆在掉落事故下的k eff不满足我国现行空间堆掉落临界安全要求。该反应堆在掉落过程中,若反射层外围的B 4C脱落,则存在瞬发超临界的严重安全隐患。针对此问题,本文对反应堆方案进行调整,提出3种解决方案,各方案均可满... 美国Kilopower空间堆在掉落事故下的k eff不满足我国现行空间堆掉落临界安全要求。该反应堆在掉落过程中,若反射层外围的B 4C脱落,则存在瞬发超临界的严重安全隐患。针对此问题,本文对反应堆方案进行调整,提出3种解决方案,各方案均可满足掉落临界安全要求。此外,为研究各方案的优劣,从尺寸、质量、物理和热工运行特性等方面对各方案进行综合比较,提出了最优建议方案。 展开更多
关键词 空间堆 kilopower 掉落事故 临界安全
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Kilopower空间堆燃料低浓化方案研究 被引量:2
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作者 安伟健 郭键 +2 位作者 胡古 葛攀和 高剑 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第2期210-214,共5页
针对Kilopower高浓铀快堆方案(HEU-UMo)存在的核扩散和恐怖主义风险、政治风险、安保成本高昂、无法商业研发等问题,以及Kilopower低浓铀快堆方案(LEU-UMo)的质量和尺寸过大的问题,提出了一种采用低浓铀燃料板与氢化钇(YH 2)慢化剂板交... 针对Kilopower高浓铀快堆方案(HEU-UMo)存在的核扩散和恐怖主义风险、政治风险、安保成本高昂、无法商业研发等问题,以及Kilopower低浓铀快堆方案(LEU-UMo)的质量和尺寸过大的问题,提出了一种采用低浓铀燃料板与氢化钇(YH 2)慢化剂板交叠布置的新方案(LEU-UMo-YH 2),并从物理、热工及特殊临界安全等方面对各方案进行了比较。结果表明:该方案相比LEU-UMo方案,堆芯尺寸得到了较大幅度的减小,其堆芯质量和U-235装量分别仅为LEU-UMo方案的40%和17%。若HEU-UMo被禁用,对于近期的任务,LEU-UMo具备最高的可实现性,对于远期的任务,LEU-UMo-YH 2具有很好的研究前景。 展开更多
关键词 空间堆 kilopower 核扩散 LEU
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Kilopower与KRUSTY的发展脉络及研发现状 被引量:7
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作者 缪力威 《科技创新导报》 2020年第17期65-69,共5页
空间核反应堆电源具有功率比高,运行时间长,功率输出高,环境适应性好等一系列优点,在军民航天技术应用中均具有广阔的运用前景,是影响未来太空竞赛格局的重要一环。通过对美国从20世纪80年代至今的空间核反应堆电源,尤其是“Kilopower... 空间核反应堆电源具有功率比高,运行时间长,功率输出高,环境适应性好等一系列优点,在军民航天技术应用中均具有广阔的运用前景,是影响未来太空竞赛格局的重要一环。通过对美国从20世纪80年代至今的空间核反应堆电源,尤其是“Kilopower”相关项目的文献调研,梳理了美国空间裂变堆电源系统的发展脉络,总结了美国最新的研究进展;同时对50年来唯一建成的空间核反应堆电源地面原型堆KRUSTY(“采用斯特林技术的千瓦级反应堆演示验证”)的公开文献进行了调研分析,并对其试验成果进行了总结。 展开更多
关键词 kilopower KRUSTY 空间核电源 裂变反应堆
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热管空间核反应堆电源的研究进展 被引量:30
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作者 王傲 申凤阳 +2 位作者 胡古 郭键 安伟健 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期7-13,共7页
随着人类对宇宙太空的深入探索,对于提供能量的电源要求也在逐步提高,空间核反应堆电源在执行深空探测任务中脱颖而出。热管核反应堆由于具备非能动性、寿期长、可靠性高等优势,成为目前空间核反应堆领域的研究热点。本文通过重点介绍... 随着人类对宇宙太空的深入探索,对于提供能量的电源要求也在逐步提高,空间核反应堆电源在执行深空探测任务中脱颖而出。热管核反应堆由于具备非能动性、寿期长、可靠性高等优势,成为目前空间核反应堆领域的研究热点。本文通过重点介绍典型热管堆的概念设计系统以及在Kilopower中的应用,对热管电源系统(Heatpipe Power System,HPS)、由热管控制的火星探索反应堆(The Heatpipe-operated Mars Exploration Reactor,HOMER)、安全可负担裂变引擎方案(Safe Affordable Fission Engine,SAFE)以及Kilopower进行了重点调研,归纳总结了各个反应堆的结构设计、燃料选择、热管排布、功率设计等,以期对未来热管空间核反应堆电源的设计研究提供思路和参考。 展开更多
关键词 空间核反应堆 热管 热管电源系统 裂变引擎方案 kilopower
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一种自适应差分进化算法及其在空间堆智能设计中的初步应用 被引量:3
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作者 方力 陈春花 +2 位作者 周文 杨子辉 汪建业 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期89-94,共6页
空间堆具有广阔的应用前景,对其结构的优化设计有着极高的经济和技术应用价值。但空间堆结构优化设计中变量耦合度高、设计复杂,人工求解过程低效耗时,且往往得不到最优解。以经典差分进化(Differential Evolution,DE)算法为基础,提出... 空间堆具有广阔的应用前景,对其结构的优化设计有着极高的经济和技术应用价值。但空间堆结构优化设计中变量耦合度高、设计复杂,人工求解过程低效耗时,且往往得不到最优解。以经典差分进化(Differential Evolution,DE)算法为基础,提出了一种自适应的DE算法。通过对控制参数采取动态调整的策略,平衡全局和局部搜索能力,达到加强算法寻优能力的目的。最后对热功率为4.3 kW的Kilopower空间堆模型进行优化,以结构参数为变量,以堆芯质量为目标函数,同时结合中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC进行中子输运计算。在满足设计要求的前提下,优化后Kilopower空间堆堆芯质量可降低38.2%,证明了自适应DE算法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 差分进化算法 自适应 堆芯优化 kilopower
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热管堆铀钼合金燃料高温辐照肿胀研究 被引量:2
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作者 姚钦文 关玺彤 +4 位作者 程全 代季高 邹远方 何晓军 张爱民 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期110-118,共9页
热管冷却反应堆(简称热管堆)选用铀钼合金作为堆芯燃料,这种燃料具有显著的热膨胀和辐照肿胀,因此燃料设计需要关注材料高温下的肿胀。基于部分高温下铀钼合金的辐照数据,考虑温度对铀钼合金辐照肿胀影响,使用COMSOL Multiphysics(简称C... 热管冷却反应堆(简称热管堆)选用铀钼合金作为堆芯燃料,这种燃料具有显著的热膨胀和辐照肿胀,因此燃料设计需要关注材料高温下的肿胀。基于部分高温下铀钼合金的辐照数据,考虑温度对铀钼合金辐照肿胀影响,使用COMSOL Multiphysics(简称COMSOL)对1 kWe Kilopower热管堆方案构建了三维分析模型,完成了热力耦合分析。计算结果表明:使用COMSOL可以有效模拟燃料热膨胀和辐照肿胀行为;与仅考虑热膨胀计算结果对比,寿期末燃料变形和应力均有所增加;燃耗深度达到0.4%时,燃料最大应力为85.1 MPa。在进行更大功率、更深燃耗热管堆方案设计时,需要考虑燃料的辐照肿胀。 展开更多
关键词 热管冷却反应堆 kilopower 铀钼合金 辐照肿胀 COMSOL
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千瓦级空间核反应堆电源发展现状 被引量:9
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作者 王晓博 《工程技术研究》 2017年第10期1-3,共3页
千瓦级空间核反应堆电源具有能量密度大、工作寿期长、环境限制少等优点,是低功率深空探测器用电源的理想之选。美国和苏联都曾对千瓦级空间堆电源进行过大量研究,先后提出ROMASHKA、BUK、TOPAZ-1、TOPAZ-2、SNAP-10A和Kilopower等6种... 千瓦级空间核反应堆电源具有能量密度大、工作寿期长、环境限制少等优点,是低功率深空探测器用电源的理想之选。美国和苏联都曾对千瓦级空间堆电源进行过大量研究,先后提出ROMASHKA、BUK、TOPAZ-1、TOPAZ-2、SNAP-10A和Kilopower等6种典型设计方案。各方案因设计差别而具有不同特点,其中,Kilopower具有质量轻、能量转换效率高、可靠性高、工作寿期长、自主运行等诸多优点,是目前最优秀的设计方案。通过对各方案的对比,可以得出结论,热管冷却式快堆将成为千瓦级空间堆未来的主要发展方向。 展开更多
关键词 千瓦级空间堆 kilopower 热管 动态转换 自主运行
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