低温供热堆温度系数的计算研究

本文介绍了供热堆反应性温度系数的计算方法，以２００ＭＷ堆为设计实例，计算了初装堆芯的燃料温度系数和慢化剂温度系数。同时，对于首炉运行工况下的温度系数作了比较细致的计算，这些计算结果为低温堆物理设计提供了科学依据。     

控制棒史截面效应的处理

核供热反应堆的过剩反应性主要靠十字形控制棒来控制。有不同控制棒史的组件内的燃耗分布不同，相应的组件平均截面也就不同。详细考虑控制棒史的影响是很复杂的，为此提出处理控制棒史的线性插值法。假设组件平均截面仅仅与组件总燃耗和带棒燃耗有关。线性插值法要求作无棒燃耗直接计算、带棒燃耗直接计算及在此基础上进行的两种再启动计算。对供热堆含钆组件做了检验计算。通过与跟踪控制棒史的精确计算方法的比较，表明该方法是一个非常简便而有效的方法。     

HTR-10初装堆芯及过渡过程物理计算分析

选取石墨球与燃料球均匀混合作为１０ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）的初始装料方案，利用高温堆物理模拟程序ＶＳＯＰ及二维ＳＮ程序，分析计算了初始装料时ＨＴＲ－１０堆芯进水反应性效应、控制棒及第二停堆系统反应性当量，研究了初装堆向平衡态过渡过程中的临界性、单球最大功率、最大比燃耗等变化情况。结果表明：ＨＴＲ－１０初装堆的进水反应性效应比平衡态小；控制棒及第二停堆系统反应性当量比平衡态的大。但是，初装堆冷态下反应性控制系统当量裕量比平衡态小；过渡过程中有效增殖因数在很小范围内变化，燃料最大比燃耗不超过１００ＧＷｄ／ｔ。     

长寿期核供热堆堆芯物理设计

长寿期核供热堆 L NHR(long- cycle nuclear heatingreactor)是可用于多种用途的水冷堆 ,可提供不间断的能源。L NHR设计采用富集度 8%的燃料 ,循环寿期达到 2 2 a。堆内去除了调节和补偿用控制棒 ,增加了堆芯内装料空间 ,减小了水铀比 ,使慢化剂温度系数变得更负。组件中加入可燃毒物钆使循环中反应性变化平缓 ,不需要控制棒介入 ,反应性补偿通过调节可溶硼浓度完成。计算表明 L NHR中铀的平均燃耗达到 6 0 MWd/ kg(2 2 a循环寿期中的最大值为74 MWd/ kg) ,各项参数均满足设计要求     

混合能谱超临界水冷堆多层燃料组件核热性能分析

针对混合能谱超临界水冷堆所用新型多层燃料组件设计,基于热工子通道与中子物理的耦合计算,对热谱和快谱燃料组件的核热性能进行分析,同时,验证了混合能谱超临界水冷堆多层燃料组件设计方案的可行性.结果表明:热谱多层燃料组件设计可以有效降低局部热管因子,从而降低热谱区燃料棒包壳的最高温度;快谱多层燃料组件设计在保证冷却剂温度反应性系数与燃料温度反应性系数的绝对值较大的同时,可以达到增殖的目的.     

HTR－10控制棒及第二停堆系统反应性当量计算

介绍了ＨＴＲ－１０高温气冷实验堆位于反射层中的控制棒和作为第二停堆系统的硼球孔道的反应性当量计算方法。用ＷＩＭＳ（积分输运碰撞几率法）程序、ＧＡＭ、ＴＨＥＲＭＯＳ程序方法产生控制棒区的截面。用一维离散坐标法程序ＯＮＥＳＮ１产生泄漏谱，在控制棒区的Ｂ４Ｃ从１０群截面归并为４群截面；用二维离散坐标法程序ＳＮ２ＤＢ，在控制棒区（包括Ｂ４Ｃ、空隙和部分石墨反射层）考虑空间效应做均匀化４群截面。有控制棒和无控制棒情况下的Ｋｅｆｆ本征值，是由三维扩散有限差分程序ＣＩＴＡＴＩＯＮ在（θ，ｒ，ｚ）坐标系条件下做出的，并给出控制棒的反应性当量。     

双排棒组件超临界水堆堆芯方案设计

结合国际上多种超临界水堆堆芯设计方案的优点,提出了一种新的压力容器式低泄漏堆芯设计方案,其特点是,堆芯中采用了双排棒正方形闭式燃料组件和三区低泄漏换料.双排棒燃料组件由两排燃料棒包围一个慢化剂水棒构成,可以使得慢化均匀;三区低泄漏换料可以大大延长堆芯寿期,降低压力容器快中子注量.通过堆芯三维物理热工耦合计算发现,该方案寿期内的最大包壳温度(MCST)为684℃,堆芯寿期为300个有效满功率天,且功率分布平坦.在此基础上,对所有组件进行了更为保守的子通道热工水力计算,得出MCST为685.3℃,进一步表明所提堆芯设计方案在物理热工方面是可行的.     

医院中子照射器堆芯中子学参数计算方法

 建立了利用WIMS+CITATION计算医院中子照射器I型堆(IHNI-I)堆芯中子学参数的模型。栅元群常数计算采用WIMS束棒几何模型,控制棒、顶铍反射层、底铍反射层、侧铍反射层以及堆芯每一环燃料元件作为不同栅元类型;全堆芯计算采用CITATION程序R-z几何模型。计算了堆芯的功率分布、顶铍反应性价值、控制棒价值、温度系数、堆芯燃耗等中子学参数,计算结果与文献数据一致。本文所建立的计算模型可用于IHNI-I堆芯的物理计算。     

HTR-10各运行阶段控制棒反应性当量计算

介绍了10 MW高温气冷反应堆(HTR-10)位于反射层中的控制棒反应性当量的计算方法.用GAM和THERMOS程序分别产生堆芯、反射层、含硼碳砖及控制棒组成材料的超热群和热群截面.用二维离散纵标法程序SN2D在(r,θ)坐标系下作详细控制棒结构的模型计算,该模型包括堆芯、反射层及反射层外的含硼碳砖,控制棒位于反射层中.含硼碳砖的外表面为自由边界,以考虑反射层中的中子泄漏谱.按通量权重归并控制棒区(包括控制棒、空隙及石墨反射层的整个圆环)的均匀化截面.全堆有控制棒和无控制棒情况下的Keff本征值,是由有限差分程序CITATION在(r,z)坐标系下计算出的,并由此得到控制棒的反应性当量.文中给出了HTR-10各运行阶段(包括初装堆、过渡过程中期和后期、平衡换料等时期)的控制棒的反应性当量.初装堆控制棒的反应性积分与微分当量也在文中给出.     

水力驱动控制棒的失重和超重工况运动特性

针对将水力驱动控制棒系统应用于可移动海水淡化装置时可能会遇到的失重、超重等问题,该文模拟装置以不同方式变速上升或下降较大距离,建立理论模型分析控制棒的运动特性。通过对计算结果进行分析,得出不同温度、流量下水力驱动控制棒系统不出现异常提棒现象的临界加速度。结果表明,对于200MW低温核供热堆装置,可移动海水淡化装置的上升和下降加速度均应小于0.112g。     

铜单晶铸过程中固液界面位置和形状的数值分析

为了准确地控制工艺参数,获得表面光洁、高质量的连铸铜单晶,采用数值分析方法研究铜单晶连铸时固液界面的位置和形状.发现铸型温度(TM)、连铸速度(v)、冷却位置(L)和熔体温度(TL)影响固液界面的位置和形状,并且铜单晶连铸时固液界面向熔体呈凸出形状.当固液界面位于铸型内距出口端2～3mm时,可获得表面光洁、晶体取向度小于10°的连铸铜单晶.为了获得高质量的单晶,固-液界面面必须平滑,甚至是平界面.计算结果与实验结果吻合很好,可用数值分析方法确定连铸铜单晶的工艺参数,为铜单晶连铸提供理论依据.     

压水堆线圈编码控制棒位置探测器的数学模型

为了设计数字式控制棒位置探测器,根据线圈编码棒位探测器编码机理,确定了探测器的3个编码要素,即测量线圈的布置方式、线圈的分组接线方式和衔铁运行位置。提出了包括编码三要素的函数、4个定义以及探测器输出码推导的数学模型。探测器的输出码(GRAY码)矩阵表征了控制棒在堆内的实际运行位置。以大亚湾核电站的控制棒位置探测器为例,其输出码计算结果表明了线圈编码棒位探测器的数学模型的正确性。该数学模型对于其他类型的数字式棒位探测器同样适用。     

火灾环境下变截面杆的临界荷载和临界长度

根据弹性稳定理论研究了变截面杆在火灾环境下的静力特性问题，导出了火灾条件下变截面杆件的静力稳定临界荷载和临界长度计算式，讨论了温度、长细比、杆件截面形式、材料特性等因素对杆件稳定临界荷载和临界长度的影响。研究表明，温度、长细比、杆件截面形式、保护层厚度对杆件稳定临界荷载和临界长度影响较大，构件自重的影响可忽略，在此基础上给出了不同约束条件下杆件的计算参数。     

控制黑棒和灰棒对AP1000反应堆Keff值影响的M-C模拟

采用正在三门建造的AP1000核电厂堆芯参数,使用MCNP5程序建立AP1000堆芯数学模型。考虑了燃料棒、黑棒与灰棒7种不同排布方式,分3种情况通过调节黑棒和灰棒在堆芯中的深度来研究有效增值因数Keff值的变化情况。模拟结果表明:随着黑棒和灰棒在反应堆堆芯中的插入,Keff值在1.44—1.22之间变化。为了验证其合理性,并用1 000×10-6(ppm)的硼酸溶液进行了化学补偿模拟试验,计算得Keff值在1.17—1.07之间,基本能够满足降低过剩反应性的要求。     

含缺陷动力猫道翻板液压缸杆稳定性的研究

针对动力猫道翻板液压缸杆出现失稳的现象,以现场较常见的圆柱缺陷为研究对象,推导了不同截面所对应惯性矩的计算公式;并根据Euler临界力计算公式,得出了含缺陷液压缸杆的临界力计算公式,对影响临界力大小的缺陷参数进行了说明。在上述基础上,建立了含缺陷动力猫道翻板液压缸杆的简化模型。应用有限元法研究了不同圆柱缺陷半径、深度以及缺陷位置对屈曲载荷的影响。相关结果说明:随着缺陷半径、深度的增加,液压缸杆的屈曲载荷显著降低;缺陷位置也是影响液压缸杆屈曲载荷的重要因素,缺陷位置距离液压缸杆底端越近,液压缸杆的屈曲载荷越小。相关结果可为动力猫道上液压缸杆的安全检查、安全维护提供参考,为进一步研究液压缸杆失稳提供一种新的认识。     

HTGR控制棒区不连续因子受边界条件的影响

为改善高温气冷堆控制棒区物理计算精度,采用不连续因子理论修正扩散方程,使用扩散差分法程序C ITAT ION进行求解。对于1/60和1/30扇区堆芯模型,分析了边界条件和均匀化区对不连续因子计算的影响。结果表明,以离散纵标法程序SN 2D求得的精细网格的输运解为基准,在最大误差2%时,用该方法计算得到的有效增殖因子、反应性价值和活性区的中子注量率分布均与参考解相符。采用不同均匀化模型的不连续因子计算,受边界条件的影响都不大。     

齐次坐标变换在空间机构分析中的应用

介绍一种用于复杂空间机构分析的简捷而有效的数学方法－齐次坐标及其变换,阐述了齐次坐标的定义,性质及坐标变换,在三维摆动混合机的运动分析中,用齐次坐标变换描述了相邻杆件之间的变换关系,再根据各杆件之间的递推关系推导出各杆件的运动学方程。     

基于SMA智能复合棒的新型驱动器研究

提出了一种新型的基于偏心内嵌SMA丝复合弹性棒的驱动器结构,推导了复合弹性棒的三维变形描述方程式,应用SMA丝和弹性棒的界面连续性原理,求解棒和丝的平衡方程式,得到了两者的合力和合力矩,将三维方程应用于SMA丝平行轴线嵌入圆直棒的特定情形,得到二维的简化式,设计和制作了基于新型驱动器的多指机械手,实验结果进一步验证了弹性棒变形理论。