摘要：针对阴影屏蔽体的材料选取与仪器仓布局问题,本文以核动力航天器为对象,研究了屏蔽材料与结构材料的辐射特性,计算得到了屏蔽体阴影区域内的辐射场分布。本文利用蒙特卡罗方法在屏蔽阴影区范围内对中子与光子进行输运计算,得到中子与光子在空间中的分布情况。通过得到的不同屏蔽材料与结构材料对具有特定能谱的中子与光子的屏蔽效果,选出了适用于空间反应堆屏蔽体设计的材料,确定了一种满足辐射防护限制要求的屏蔽材料组合方式。研究表明:铅、氢化锆和聚乙烯应用于空间堆的辐射屏蔽能使屏蔽体更加轻质化,掺杂氢化锆粉末的聚乙烯复合型材料的屏蔽效果优于单一材料,反应堆至仪器仓前的辐射分布能为仪器舱内的布局设计提供了参考。

摘要：反应堆堆芯热工安全特性是反应堆系统安全特性最重要的组成部分。氦氙气冷小堆中燃料棒间温差大,辐射散热不可忽略。因此针对氦氙气冷小堆堆芯,不止需要考虑对流换热和热传导两种换热形式,也需要考虑辐射散热对堆芯换热的影响。本文通过建立氦氙气冷小堆堆芯1∶1精细化模型,开展反应堆堆芯内部三维辐射散热特性分析,同时获得辐射角系数。将本文模型计算结果与蒙特卡罗方法结果进行对比验证,两者相对误差小于1%,证明该辐射角系数计算方法的准确性。开展了燃料棒径距比、燃料棒表面温度、燃料棒长度等几何参数敏感性分析,关注其对燃料棒辐射散热特性的影响,并开发出一套具有普适性的堆芯内燃料棒辐射角系数经验关系式。本文通过研究燃料棒间辐射散热特性了解反应堆内辐射散热规律,为后续反应堆堆芯热工安全特性研究提供了技术支撑。

摘要：核动力航天器阴影式屏蔽体质量与任务需求功率呈正相关,针对大功率航天器辐射屏蔽所需质量过大同时质量限制较大的情况,进行了阴影式屏蔽体结构优化,提出了结构优化方案和屏蔽体综合性能分析方法。利用蒙特卡罗方法对采用内切结构的阴影式屏蔽体内部和后部区域开展中子输运计算,分析了不同内切方案对屏蔽体屏蔽效果和减重效果及两者结合的综合性能的影响。结果表明,在屏蔽效果权重因子0.4、减重效果权重因子0.6的方案下,采用不超过4 cm内切圆直径的尾部内切圆环方案相较于原方案在屏蔽综合性能上有所提升;采用氢化锂相比于碳化硼材料具有更优的屏蔽体综合性能,可以在不过大影响屏蔽体的屏蔽能力下实现减重,能够为后续开展大功率核动力航天器的屏蔽减重方法研究提供思路和分析方法。