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基于MOOSE平台的西安脉冲反应堆多物理耦合计算研究

胡田亮 姜夺玉 张信一 王召浩 王立鹏 曹璐 李达 陈立新

胡田亮, 姜夺玉, 张信一, 王召浩, 王立鹏, 曹璐, 李达, 陈立新. 基于MOOSE平台的西安脉冲反应堆多物理耦合计算研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 14-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014
引用本文: 胡田亮, 姜夺玉, 张信一, 王召浩, 王立鹏, 曹璐, 李达, 陈立新. 基于MOOSE平台的西安脉冲反应堆多物理耦合计算研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 14-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014
Hu Tianliang, Jiang Duoyu, Zhang Xinyi, Wang Zhaohao, Wang Lipeng, Cao Lu, Li Da, Chen Lixin. Study on Multi-physics Coupling Calculation of Xi’an Pulsed Reactor Based on MOOSE Platform[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 14-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014
Citation: Hu Tianliang, Jiang Duoyu, Zhang Xinyi, Wang Zhaohao, Wang Lipeng, Cao Lu, Li Da, Chen Lixin. Study on Multi-physics Coupling Calculation of Xi’an Pulsed Reactor Based on MOOSE Platform[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 14-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014

基于MOOSE平台的西安脉冲反应堆多物理耦合计算研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014
基金项目: 国家自然科学基金项目(12205237,12275219)
详细信息
    作者简介:

    胡田亮(1990—),男,博士研究生,现主要从事反应堆物理计算与多物理耦合安全分析研究,E-mail: hutianliang@nint.ac.cn

  • 中图分类号: TL364

Study on Multi-physics Coupling Calculation of Xi’an Pulsed Reactor Based on MOOSE Platform

  • 摘要: 反应堆中涉及一系列复杂相互作用的多物理耦合过程,随着高性能计算技术的迅速发展,基于多物理耦合的分析越来越受到重视。基于多物理耦合平台MOOSE开展了西安脉冲反应堆的稳态和瞬态多物理耦合计算研究,综合应用Picard迭代和Jacobian Free Newton-Krylov(JFNK)方法处理多物理耦合中的非线性问题,实现了三维中子扩散时空动力学、三维固体导热和一维流体流动传热的多物理耦合计算,计算了西安脉冲反应堆2 MW稳态运行和3.45$\$$(1$\$$表示一个有效缓发中子份额)脉冲运行条件下的反应堆行为,得到了堆芯三维功率和温度分布计算结果,计算结果与实验结果符合较好,证明了多物理耦合的正确性。开发的多物理耦合计算方法具有几何适应性好、耦合灵活等特点,具有应用于其他小型反应堆的潜力。

     

  • 图  1  稳态多物理耦合示意图

    Figure  1.  Schematic of Steady-state Multi-physics Coupling Model

    图  2  中子学计算网格

    Figure  2.  Mesh Adopted for the Neutronics Simulation

    图  3  燃料棒导热计算网格

    Figure  3.  Mesh for the Simulation of Fuel Rod Heat Transfer

    图  4  堆芯径向功率分布

    Figure  4.  Radial Power Distribution of Reactor Core

    图  5  堆芯燃料棒温度分布

    Figure  5.  Temperature Distribution of Fuel Rods

    图  6  测温元件温度分布

    Figure  6.  Temperature Distribution of the Monitored Fuel Element

    表  1  西安脉冲堆3.45$\$脉冲参数结果

    Table  1.   Calculation Results of 3.45$\$ in Xi’an Pulsed Reactor

    对比项 脉冲峰功率/MW 脉冲峰功率
    相对偏差/%
    半高宽/ms 半高宽相
    对偏差/%
    实验值 4301.1 7.21
    UZHCP[14]计算值 4071.1 −5.4 7.9 9.6
    本文计算值 4426.1 −2.9 7.2 0.1
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-05
  • 修回日期:  2023-10-08
  • 刊出日期:  2024-06-13

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