摘要：双层换热管的设计可以有效降低换热管破裂事故的发生概率,但管间接触热阻会导致换热管传热效率降低,不利于铅铋反应堆一回路系统热量的顺利导出,因此需要优化双层换热管的设计。本文以铅铋反应堆双层换热管式主热交换器为研究对象,提出在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体作为热界面材料,分析换热管长度、壁厚、外径和间距对传热性能的影响规律,并与未填充热界面材料的双层换热管式主热交换器传热性能进行对比分析;分别以JF因子和成本效率比(Cost-effectiveness Ratio,CER)为优化目标,以上述4种参数为优化变量,采用遗传算法对主换热器传热性能进行优化和综合评估,得到一种铅铋反应堆新型双层换热管式主热交换器设计方案。优化后的主换热器总传热系数增加5.79%,一回路压降提升2.32%,JF因子提升5%,CER因子提升24.62%。结果表明:在双层换热管间隙中填充镓基石墨烯纳米流体可以在降低蒸汽发生器管破裂事故概率的前提下,有效提高双层管换交换器的传热性能。