摘要：布雷顿循环具有高效、紧凑的特点,适合作为核反应堆热电转换系统。本文基于EBSILON软件建立了简单循环、简单回热循环、再热回热循环和间冷回热循环四种开式布雷顿循环构型的系统仿真模型,对循环关键参数进行热力学分析,以循环效率、功率密度为性能指标进行了循环参数优化,并与闭式布雷顿循环进行了对比分析。结果表明,四种开式循环构型中再热回热循环效率最高,可达25.44%;简单回热循环功率密度最高,可达171.13 k W·m^(-3);将开式循环改进为空冷闭式空气布雷顿循环,最高循环效率提高12.56个百分点,最高功率密度增加11.87 k W·m^(-3)。

摘要：受起伏运动的影响,铅铋回路的流量发生波动,流动阻力与换热特性会发生变化。本文采用实验方法,研究了起伏条件下强迫循环液态铅铋合金在竖直圆管内的流动阻力与换热特性。结果表明:起伏运动引起的瞬时附加压降峰值低于理论值;在强迫循环下,起伏会造成回路流量周期性波动,在最大起伏幅度300 mm、周期4 s的工况下,流量瞬时波动最大达到16%。拟合得到了流量波动的无量纲数表达式。在强迫循环范围内,起伏运动下的管道时均摩擦阻力系数与静止条件下一致,起伏运动不会影响回路的时均传热特性。本研究结果可为起伏运动下反应堆设计提供数据参考。

摘要：控制棒水压驱动系统(CRHDS)是一种新型的内置式控制棒驱动技术,主要应用于如NHR200低温供热堆等一体化堆。CRHDS在工作过程中会产生水击现象,导致驱动系统回路和设备振动,干扰仪表工作,需要通过试验和理论模型研究对瞬变流动过程进行分析。该文完成了CRHDS瞬变流动特性试验,分析了步降过程机理;在此基础上建立了驱动系统步降过程瞬变流模型,发现模型计算结果与试验结果符合度较好。进一步将模型应用于热态变驱动压力工况下,结果表明:步降过程中包含1次水击过程,压力衰减速度较快;随着驱动压力的增大,步降前时间逐渐增大,步降时间逐渐减小,步降平均速度和压力波动幅值逐渐增大。该文研究成果可为CRHDS减振设计和运行监测提供依据。

摘要：为了满足日益增长的低碳供热需求,同时提升供热系统的运行灵活性和经济效益,本文提出了一个集成“燕龙”池式低温供热堆(DHR-400)、储热水池、燃气锅炉的核能供热系统(DHGHS)。以辽源市某一集中供热区域作为DHGHS的应用场景,开展了以费用年值最小化为目标的设备容量配置与运行优化,并与DHR-400+储热水池、DHR-400+燃气锅炉、燃气锅炉、地源热泵等4种供热方案进行了对比分析。研究结果表明:额定容积为3.15×10^(5)m^(3)的储热水池和额定容量为82.79 MW的燃气锅炉可以实现DHGHS在整个供热期的灵活运行,DHR-400的功率调节次数仅有177次。DHGHS的最优费用年值为1.16×10^(8)元,低于其他4种供热方案,最佳供热规模为1.18×10^(7)m^(2)。本文工作可为多热源DHGHS的设计及运行优化提供理论指导。

摘要：为了探讨主泵失效事故初期自然循环瓣阀开启过程中反应堆堆芯及堆水池的流场变化及自然循环瓣阀不同的结构参数对堆芯内部冷却剂导出的影响,本文以自然循环瓣阀结构为核心建立了反应堆三维数值模型。采用重叠网格方法对自然循环瓣阀的开启行为进行仿真分析,获得了不同安装高度的自然循环瓣阀开启过程的速度场、自然循环瓣阀流道和堆芯进出口的流量变化。从定性和定量的角度分析验证了自然循环瓣阀的可靠性,为自然循环瓣阀的最优化设计提供了参考。

摘要：超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环具有循环效率高、结构紧凑等优点,适合作为微型核反应堆的能量转换系统。本文以不同构型SCO_(2)布雷顿循环系统为研究对象,建立了设备模型及系统整体分析模型,进行了系统关键部件选型及热力设计,并开展了不同评价指标下系统不同构型参数优化,获得了不同优化目标下最佳构型及最优参数配置。结果表明:以发电效率最大作为优化目标,最优构型再压缩再热循环的发电效率最高达到47.5%;以功率密度最大作为优化目标,最优构型再压缩循环的功率密度最高可达282.42 kW/m^(3);以功率质量比最大作为优化目标,最优构型再压缩循环的功率质量比最高可达98.81 kW/t。通过不同构型对比发现,再压缩构型具有较高的功率密度和功率质量比,能较好兼顾高效性和紧凑型,更适合作为可移动微型堆能量转换系统。

摘要：在SCO_(2)布雷顿循环的冷端,SCO_(2)工质处于近临界状态,物性变化剧烈,这种变化直接影响着整个循环的效率和系统运行的安全性。因此研究不同扰动下冷端换热器SCO_(2)出口参数的动态变化规律以及流动、换热性能的变化对SCO_(2)布雷顿循环系统的运行、控制和性能具有重要意义。为此,对100 kW级的SCO_(2)印刷电路板式冷端换热器开展动态特性实验研究,发现水流量的扰动与SCO_(2)流量的扰动对SCO_(2)出口参数的影响相反,SCO_(2)出口温度和压力重新达到稳态的时间随扰动幅度的增大而增加,SCO_(2)侧压力的变化和出口温度变化呈正相关,同时获得了工质流量和热负荷变化对换热器的整体换热系数、换热器效能以及工质压降的影响,对冷端换热器设计与运行以及冷端参数的控制具有参考意义。

摘要：哈尔滨工程大学核反应堆工程研究团队(HEU-NUREL)长期致力于平面激光诱导荧光(PLIF)技术的探索及其在反应堆热工水力研究中的应用。PLIF技术作为非侵入式先进测量手段,可实现物理场全平面的定性和定量测量,为数值模型验证提供基准实验数据。本文全面展示HEU-NUREL基于PLIF技术在核反应堆热工水力研究等方面的最新成果和进展,重点介绍应用PLIF技术在浓度测量、温度场分析、两相分布及技术探索等方面的实践路径和测量效果,阐述PLIF技术及相关方法在热工水力不同领域的技术特点和独特贡献,旨在促进PLIF技术更好地服务反应堆系统设计与安全分析。

摘要：铅铋冷却快堆多用于海洋、山区等偏远特殊环境的孤网供电,用户特性要求小型铅铋冷却快堆需具有良好的负荷跟踪能力。本文将3种不同的控制方法应用于铅铋冷却快堆堆芯功率控制,通过引入噪声、死区、时滞等环节对控制器的稳定性和设定值跟踪能力进行了测试。结果表明,比例-积分-微分(PID)控制器很难达到较好的控制效果,因此工业应用时往往加入了其他环节以保证PID控制器的稳定性。自抗扰(ADRC)控制器和H∞鲁棒控制器都具有良好的抗噪能力,能够独立地完成较好的控制效果,但良好的抗噪能力要牺牲一定的灵敏性。通过对3种控制器的比较分析表明,由于仿真计算对实际对象进行了简化,在这样的条件下所设计的控制器应选择较为保守的参数。

摘要：鉴于Cr涂层能够有效地缓解棒状燃料元件包壳在失水事故时的鼓胀现象,本文提出将Cr涂层应用于板状燃料元件以抑制其起泡的方案。为研究Cr涂层对板状燃料元件起泡现象的抑制作用,本文采用有限元分析工具,分别添加Zr和Cr涂层的材料物性,并根据起泡现象的特征,考虑了Zr和Cr的热蠕变和受辐照硬化后的塑性行为。采用开发的工具对起泡退火实验进行了模拟,分析了温度和厚度对Cr涂层抑制作用的影响。研究结果表明:Cr涂层的屈服极限较低,在起泡现象发生时容易进入塑性阶段,从而不能有效地阻止起泡现象的产生;但其在大于700 K的高温下,较低的蠕变率能够降低起泡的高度,且温度越高降低的效果越明显。因此,Cr涂层可以抑制包壳的蠕变以降低起泡的高度。