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空间小堆内切结构阴影式屏蔽体屏蔽与减重特性研究

谢林 廖浩仰 赵富龙 王宪礴 李宇峰 王旭 谭思超 田瑞峰

谢林, 廖浩仰, 赵富龙, 王宪礴, 李宇峰, 王旭, 谭思超, 田瑞峰. 空间小堆内切结构阴影式屏蔽体屏蔽与减重特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 115-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0115
引用本文: 谢林, 廖浩仰, 赵富龙, 王宪礴, 李宇峰, 王旭, 谭思超, 田瑞峰. 空间小堆内切结构阴影式屏蔽体屏蔽与减重特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 115-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0115
Xie Lin, Liao Haoyang, Zhao Fulong, Wang Xianbo, Li Yufeng, Wang Xu, Tan Sichao, Tian Ruifeng. Study on Shielding and Weight Reduction Characteristics of Shadow Shield with Internally Tangent Structure in Small Space Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 115-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0115
Citation: Xie Lin, Liao Haoyang, Zhao Fulong, Wang Xianbo, Li Yufeng, Wang Xu, Tan Sichao, Tian Ruifeng. Study on Shielding and Weight Reduction Characteristics of Shadow Shield with Internally Tangent Structure in Small Space Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 115-121. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0115

空间小堆内切结构阴影式屏蔽体屏蔽与减重特性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0115
基金项目: 中国航天科技集团公司第八研究院产学研合作基金(SAST2022-019)
详细信息
    作者简介:

    谢 林(1999—),男,博士研究生,现主要从事核反应堆物理及热工水力研究,E-mail: 1571664843@qq.com

    通讯作者:

    赵富龙,E-mail: zhaofulong@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TL328;U664.15

Study on Shielding and Weight Reduction Characteristics of Shadow Shield with Internally Tangent Structure in Small Space Reactor

  • 摘要: 核动力航天器阴影式屏蔽体质量与任务需求功率呈正相关,针对大功率航天器辐射屏蔽所需质量过大同时质量限制较大的情况,进行了阴影式屏蔽体结构优化,提出了结构优化方案和屏蔽体综合性能分析方法。利用蒙特卡罗方法对采用内切结构的阴影式屏蔽体内部和后部区域开展中子输运计算,分析了不同内切方案对屏蔽体屏蔽效果和减重效果及两者结合的综合性能的影响。结果表明,在屏蔽效果权重因子0.4、减重效果权重因子0.6的方案下,采用不超过4 cm内切圆直径的尾部内切圆环方案相较于原方案在屏蔽综合性能上有所提升;采用氢化锂相比于碳化硼材料具有更优的屏蔽体综合性能,可以在不过大影响屏蔽体的屏蔽能力下实现减重,能够为后续开展大功率核动力航天器的屏蔽减重方法研究提供思路和分析方法。

     

  • 图  1  核动力航天器系统及研究区域示意图

    x—沿航天器径向方向;z—沿航天器轴向方向

    Figure  1.  Schematic Diagram of Nuclear-powered Spacecraft System and Research Area

    图  2  不同内切圆直径的屏蔽体区域中子注量分布云图

    xx方向距离,cm;zz方向距离,cm;n—中子注量;下同

    Figure  2.  Nephogram of Neutron Fluence Distribution in the Shield Region with Different Internally Tangent Circle Diameters

    图  3  不同屏蔽效果权重因子下各内切圆直径的屏蔽总效果因子

    Figure  3.  Total Shielding Effect Factors of Each Internally Tangent Circle Diameter under Different Shielding Effect Weight Factors

    图  4  氢化锂材料不同内切圆直径的屏蔽体区域中子注量分布云图

    Figure  4.  Nephogram of Neutron Fluence Distribution in Shield Region of LiH Material with Different Internally Tangent Circle Diameters

    图  5  两种材料不同内切圆直径下轴向距离堆芯130 cm剖面中子注量

    Figure  5.  Neutron Fluence in Profile 130 cm from Core under Different Internally Tangent Circle Diameters of Two Materials

    图  6  碳化硼和氢化锂材料不同内切圆直径下的屏蔽总效果因子对比

    Figure  6.  Comparison of Total Shielding Effect Factors of Boron Carbide and Lithium Hydride under Different Internally Tangent Circle Diameters

    表  1  研究工况参数表

    Table  1.   Parameters of Research Conditions

    参数参数范围及描述
    内切圆直径/cm2~10
    屏蔽材料碳化硼、氢化锂
    下载: 导出CSV

    表  2  两种材料不同内切圆直径下的屏蔽效果和减重效果对比

    Table  2.   Comparison of Shielding Effect and Weight Reduction Effect of the Two Materials under Different Internally Tangent Circle Diameters

    内切圆直径/cm 屏蔽效果因子 减重效果因子
    碳化硼 氢化锂 碳化硼 氢化锂
    2 −0.0018 −0.0010 0.0070 0.0168
    4 −0.0171 −0.0223 0.0268 0.0336
    6 −0.1020 −0.1117 0.0572 0.0504
    8 −0.3311 −0.3162 0.0963 0.0673
    10 −0.8244 −0.7600 0.1421 0.0841
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-23
  • 修回日期:  2024-10-28
  • 刊出日期:  2025-01-06

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