2024, 45(4): 1-8.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0001
摘要:
反应堆参数发生扰动后的瞬间，中子注量率和反应堆功率的准确预测对反应堆安全运行至关重要，而现有的本征正交分解（POD）与Galerkin投影相结合的方法存在累积误差而导致精度不高的问题。使用隐式差分法得到一维中子时空扩散的精确解，并作为基准数据，引入2个长短期记忆（LSTM）神经网络项，用于降低POD的累积误差和截断误差，实现物理驱动和数据驱动的混合驱动模型的构建。结果表明，添加神经网络修正项后，对中子注量率、总功率和各阶模态系数预测的均方根误差（RMSE）均降低了1~2个数量级，添加神经网络扩展项后，在预测相同阶数情况下计算时间显著减小，基于2阶和3阶扩展到6阶的改进模型相较于原始6阶模型分别提速了13%和7.6%。混合驱动模型可以很好得改善POD快速预测精度，结果有一定的参考价值。
反应堆参数发生扰动后的瞬间，中子注量率和反应堆功率的准确预测对反应堆安全运行至关重要，而现有的本征正交分解（POD）与Galerkin投影相结合的方法存在累积误差而导致精度不高的问题。使用隐式差分法得到一维中子时空扩散的精确解，并作为基准数据，引入2个长短期记忆（LSTM）神经网络项，用于降低POD的累积误差和截断误差，实现物理驱动和数据驱动的混合驱动模型的构建。结果表明，添加神经网络修正项后，对中子注量率、总功率和各阶模态系数预测的均方根误差（RMSE）均降低了1~2个数量级，添加神经网络扩展项后，在预测相同阶数情况下计算时间显著减小，基于2阶和3阶扩展到6阶的改进模型相较于原始6阶模型分别提速了13%和7.6%。混合驱动模型可以很好得改善POD快速预测精度，结果有一定的参考价值。
2024, 45(4): 24-31.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0024
摘要:
针对摇摆条件下的竖直圆管内偏离核态沸腾（DNB）临界热流密度（CHF）进行了三维数值计算，采用欧拉两相流模型和非平衡壁面沸腾模型，通过将静止管道的CHF模拟值和实验值进行对比，完成了不同壁面沸腾子模型的敏感性分析。对15种振幅和周期组合的正弦简谐摇摆运动的竖直管道的CHF进行预测。结果表明：所有摇摆条件均导致了DNB现象的提前发生，在最“剧烈”的摇摆情况下，CHF的值最小。管道内的温度和换热系数会随着摇摆运动发生周期性的改变。在一个周期内，更大的振幅和更小的周期都会导致加热壁面在某时刻出现更小的换热系数，从而导致壁面最高温度上升。本研究可以为摇摆条件下DNB型CHF的数值预测提供参考。
针对摇摆条件下的竖直圆管内偏离核态沸腾（DNB）临界热流密度（CHF）进行了三维数值计算，采用欧拉两相流模型和非平衡壁面沸腾模型，通过将静止管道的CHF模拟值和实验值进行对比，完成了不同壁面沸腾子模型的敏感性分析。对15种振幅和周期组合的正弦简谐摇摆运动的竖直管道的CHF进行预测。结果表明：所有摇摆条件均导致了DNB现象的提前发生，在最“剧烈”的摇摆情况下，CHF的值最小。管道内的温度和换热系数会随着摇摆运动发生周期性的改变。在一个周期内，更大的振幅和更小的周期都会导致加热壁面在某时刻出现更小的换热系数，从而导致壁面最高温度上升。本研究可以为摇摆条件下DNB型CHF的数值预测提供参考。
2024, 45(4): 134-141.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0134
摘要:
高效热离子能量转换技术是提升热离子燃料元件热电转换效率、推动空间热离子反应堆电源向更大功率和更长寿命迈进的核心关键技术。为探究提高热离子能量转换效率的核心因素，本文从热离子能量转换的基本原理出发，从发射极的改进、接收极的改进和电弧压降的降低三个方面综述了提升热离子燃料元件热电转换效率的方法。分析表明，大幅提升热电转换效率的明确方向是接收极的改进，关键是新一代低吸铯功函数接收极材料的研发。
高效热离子能量转换技术是提升热离子燃料元件热电转换效率、推动空间热离子反应堆电源向更大功率和更长寿命迈进的核心关键技术。为探究提高热离子能量转换效率的核心因素，本文从热离子能量转换的基本原理出发，从发射极的改进、接收极的改进和电弧压降的降低三个方面综述了提升热离子燃料元件热电转换效率的方法。分析表明，大幅提升热电转换效率的明确方向是接收极的改进，关键是新一代低吸铯功函数接收极材料的研发。
2024, 45(4): 190-195.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0190
摘要:
手动截止阀作为回路系统的典型阀门，是维持系统运行和保护系统安全的重要设备。为高效验证核级手动截止阀的动作可靠性，准确量化地判别其运行状态，本文研究建立了手动截止阀一体化动作试验智能装置，并提出了一种基于小波包分解和支持向量机（SVM）方法相结合的手动截止阀状态识别方法，该方法首先以力矩信号作为特征曲线，利用小波包分解技术提取其时频域特征，融合时域特征构建时域-时频域的混合特征向量；其次采用主成分分析（PCA）方法对特征向量进行降维分析，获取故障特征向量；最后采用支持向量机（SVM）方法对阀门动作状态进行判别。研究结果表明，本研究所建立的装置有效解决了手动截止阀动作可靠性验证耗时长、效率低以及动作过程状态难以量化评估的问题，所提方法能够准确有效地识别阀门的3种动作状态。
手动截止阀作为回路系统的典型阀门，是维持系统运行和保护系统安全的重要设备。为高效验证核级手动截止阀的动作可靠性，准确量化地判别其运行状态，本文研究建立了手动截止阀一体化动作试验智能装置，并提出了一种基于小波包分解和支持向量机（SVM）方法相结合的手动截止阀状态识别方法，该方法首先以力矩信号作为特征曲线，利用小波包分解技术提取其时频域特征，融合时域特征构建时域-时频域的混合特征向量；其次采用主成分分析（PCA）方法对特征向量进行降维分析，获取故障特征向量；最后采用支持向量机（SVM）方法对阀门动作状态进行判别。研究结果表明，本研究所建立的装置有效解决了手动截止阀动作可靠性验证耗时长、效率低以及动作过程状态难以量化评估的问题，所提方法能够准确有效地识别阀门的3种动作状态。
2024, 45(4): 213-220.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0213
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3.15×105 m3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1.16×108 元，低于其他4种供热方案，最佳供热规模为1.18×107 m2。本文工作可为多热源DHGHS的设计及运行优化提供理论指导。
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3.15×105 m3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1.16×108 元，低于其他4种供热方案，最佳供热规模为1.18×107 m2。本文工作可为多热源DHGHS的设计及运行优化提供理论指导。
2024, 45(4): 245-247.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0245
摘要:
“玲龙一号”反应堆(ACP100)一体化堆型的设计特点，使得辐射漏束成为其需重点关注的辐射防护问题之一，需要开展针对性的屏蔽设计。为了提升离散纵标方法在模块式小型堆建模计算中的精度，本次研究开发了基于程序NX的离散纵标方法可视化建模插件，能够直接在NX图形界面中完成所有属性的定义，并自动完成网格的剖分形成完整的计算输入。本次研究基于可视化建模技术和自主研发的三维离散纵标输运计算程序Hydra完成了ACP100的辐射漏束计算，针对辐射漏束问题设置了专用的屏蔽块，大幅降低了主泵间的热中子注量率和操作平台的辐射剂量率。
“玲龙一号”反应堆(ACP100)一体化堆型的设计特点，使得辐射漏束成为其需重点关注的辐射防护问题之一，需要开展针对性的屏蔽设计。为了提升离散纵标方法在模块式小型堆建模计算中的精度，本次研究开发了基于程序NX的离散纵标方法可视化建模插件，能够直接在NX图形界面中完成所有属性的定义，并自动完成网格的剖分形成完整的计算输入。本次研究基于可视化建模技术和自主研发的三维离散纵标输运计算程序Hydra完成了ACP100的辐射漏束计算，针对辐射漏束问题设置了专用的屏蔽块，大幅降低了主泵间的热中子注量率和操作平台的辐射剂量率。
2024, 45(4): 262-266.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0262
摘要:
温差同位素电源是一种将放射性同位素衰变产生的热能转换为电能的装置，涉及热-电物理场强耦合，如何准确仿真分析是一大难点。本文基于一款90Sr温差同位素电源样机，首先建立了样机整机热-电物理场直接耦合的数字仿真模型，结合试验数据对模型参数进行优化，然后通过模拟试验验证了电源样机稳态和动态运行下模型仿真的准确性。最后利用模型开展了电源样机整机热-电物理场分析，以及外接不同负载时的输出功率研究。结果表明，在给定工况下，样机系统漏热占比26%，电路电能损耗占比10%；在最佳匹配负载下，整机最大输出功率可达96 mW，热电转换效率2%。
温差同位素电源是一种将放射性同位素衰变产生的热能转换为电能的装置，涉及热-电物理场强耦合，如何准确仿真分析是一大难点。本文基于一款90Sr温差同位素电源样机，首先建立了样机整机热-电物理场直接耦合的数字仿真模型，结合试验数据对模型参数进行优化，然后通过模拟试验验证了电源样机稳态和动态运行下模型仿真的准确性。最后利用模型开展了电源样机整机热-电物理场分析，以及外接不同负载时的输出功率研究。结果表明，在给定工况下，样机系统漏热占比26%，电路电能损耗占比10%；在最佳匹配负载下，整机最大输出功率可达96 mW，热电转换效率2%。
