分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-07-22
摘要： EBR-II基准题是重要的钠冷快堆中子物理基准题，提供了复杂的堆芯布置和燃料核子密度空间分布，其精细数值模型的建模难度和计算代价较大，因此常采用核子密度按组件类型打混的方法建立简化模型。本文使用LoongSARAX程序分别建立了EBR-II基准题的精细模型和简化模型，评估了简化模型与精细模型的中子物理特性之间的偏差。相比于精细模型，简化模型的计算耗时降低至十分之一，堆芯有效增殖因子偏低1383 pcm，中子通量密度分布偏平缓，且最大相对误差为4.25%。计算结果表明，虽然核子密度按组件类型打混的简化方法能够降低建模难度和计算成本，但堆芯中子物理特性与精细模型的偏差显著，采用精细模型仍然具有必要性。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-07-12
摘要： 在深空探测任务对高性能推进系统的迫切需求下，本研究针对现有核热推进反应堆设计方法的系统性和完整性不足，提出了一种核热推进反应堆（NTPR）多目标优化设计方法，以实现具有大推力、高比冲、长寿命和轻量化特点的NTPR堆芯设计。首先，依据组件间传热特点构建组件间传热模型，并将其与核火箭的飞行性能及堆芯临界特性相结合。其次，基于组件间传热模型-飞行性能模型-组件二维临界模型提出了一种多目标参数筛选方法，采用该方法对核热推进反应堆设计方案进行耦合迭代计算，以优化堆芯布局，确保满足热工、飞行和中子物理的综合设计标准，同时实现堆芯质量的最小化。最后，利用开源蒙特卡洛软件OpenMC对优化后的堆芯布局进行详尽的三维中子学计算，针对反应堆临界特性、安全特性以及燃耗表现等开展全面评估。研究结果表明，基于该方法设计的低浓缩铀（LEU）NTPR概念设计方案初步满足大推力、高比冲、长寿命和轻量化的设计要求，可为未来载人深空探测任务提供参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-29
摘要： 神经网络可以基于大量数据学习输入输出变量之间的关系，具有强大的拟合能力，在包括核工程计算领域常用作程序的代理模型。中子输运计算作为中子学模拟的核心环节之一，其耗时较长的问题可以通过利用神经网络模型来解决。然而，神经网络模型具有一系列超参数需要设置，而手动调节这些超参数工作量大，重复繁琐，只能依靠经验进行，而且求解不同问题时这些超参数不可复用。为了解决以上问题，本文提出了一种采用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)算法来调节神经网络超参数，结合了学习率衰减、损失函数优化方法，它可以针对不同问题的数据集，自动搜索超参数的最佳组合，以获得最佳性能，具有很高的灵活性和效率，泛化性强。本文对 TAKEDA基准题得到的堆芯关键参数进行拟合，结果表明有效增殖因数keff的平均误差在150pcm以内，TAKEDA1数据集上区域积分通量Φ的平均误差率为1.72%，最大误差率为7.56%。该研究可为人工智能在堆芯物理计算理论的应用提供一定参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学技术其他学科 提交时间： 2024-06-27
摘要： 船用反应堆和浮动式核电站由于海洋运动引起的壁面温度波动给两相传热系统的沸腾传热带来挑战。热释电材料钽酸锂(LT)随温度变化而产生的热释电效应会对传热表面的浸润性造成影响，将其运用到传热表面有望改善传热性能。本研究采用溶胶-凝胶法实现了LT的可控制备，并通过羟基自由基含量变化对热释电性能及浸润性调控的机理进行研究。研究结果表明LT的粒径随退火温度增加而增大，涂层厚度的增加和粒径的减小均有助于增强热释电性能。荧光光谱分析表明LT在升温过程中羟基自由基含量升高，同时证实LT在经历加热和冷却循环时具有对羟基自由基含量的调控能力。上述结果表明，LT涂层在两相变温传热系统中，具有调控传热表面浸润性的能力。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-16
摘要： 弥散型燃料弹性性能是反应堆安全分析和燃料元件性能评估中的重要参数。将弥散型核燃料元件视为一种特殊的颗粒复合材料，采用细观力学的方法，对芯体等效弹性性质进行计算。采用通用有限元软件ABAQUS，假设燃料颗粒在芯体中周期性分布，建立有限元计算模型。选取具有代表性的体积元作为研究对象，建立了热-力-裂变气体迁移耦合分析方法，计算得到芯体的等效弹性性能，分析比较了颗粒的体积含量、颗粒大小和燃耗对弥散型核燃料等效弹性性质的影响。研究结果表明,影响芯体等效弹性性质的主要因素是颗粒体积与燃耗。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-05
摘要： 弥散型燃料弹性性能是反应堆安全分析和燃料元件性能评估中的重要参数。将弥散型核燃料元件视为一种特殊的颗粒复合材料，采用细观力学的方法，对芯体等效弹性性质进行计算。采用通用有限元软件ABAQUS，假设燃料颗粒在芯体中周期性分布，建立有限元计算模型。选取具有代表性的体积元作为研究对象，建立了热-力-裂变气体迁移耦合分析方法，计算得到芯体的等效弹性性能，分析比较了颗粒的体积含量、颗粒大小和燃耗对弥散型核燃料等效弹性性质的影响。研究结果表明,影响芯体等效弹性性质的主要因素是颗粒体积与燃耗。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-06-04
摘要： 神经网络可以基于大量数据学习输入输出变量之间的关系，具有强大的拟合能力，在包括核工程计算领域常用作程序的代理模型。中子输运计算作为中子学模拟的核心环节之一，其耗时较长的问题可以通过利用神经网络模型来解决。然而，神经网络模型具有一系列超参数需要设置，而手动调节这些超参数工作量大，重复繁琐，只能依靠经验进行，而且求解不同问题时这些超参数不可复用。为了解决以上问题，本文提出了一种采用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)算法来调节神经网络超参数，结合了学习率衰减、损失函数优化方法，它可以针对不同问题的数据集，自动搜索超参数的最佳组合，以获得最佳性能，具有很高的灵活性和效率，泛化性强。本文对 TAKEDA基准题得到的堆芯关键参数进行拟合，结果表明有效增殖因数keff的平均误差在150pcm以内，TAKEDA1数据集上区域积分通量Φ的平均误差率为1.72%，最大误差率为7.56%。该研究可为人工智能在堆芯物理计算理论的应用提供一定参考。
分类： 核科学技术 >> 核探测技术与核电子学 提交时间： 2024-06-03
摘要： 41Ar是反应堆和加速器运行释放到环境中的主要放射性核素之一，具有半衰期短的特点。由于β-γ符合法能显著降低本底、提高探测器灵敏度，为了实现41Ar高灵敏度测量，设计了由BC404和CsI(Tl)组成的β-γ符合闪烁体探测器，并建立了以最小可探测活度浓度（Minimum Detectable Activity Concentration，MDC）为优化目标的探测器结构优化方法。首先，运用Geant4对β射线在CsI(Tl)中的泄漏率进行模拟，选择BC404厚度为3 mm，此时泄漏率为0.73%；其次，对不同的气体腔尺寸进行模拟，分析计算β探测效率、γ峰效率、气体腔体积和取样时间对MDC的综合影响，完成探测器的结构优化；最后，分析了本底计数率和测量时间对MDC的影响。当测量时间为200分钟、处理时间为30分钟、本底计数率为5×10-3 cps时，优化后的探测器对41Ar的MDC估算值为1.7 Bq/m3。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-21
摘要： 神经网络可以基于大量数据学习输入输出变量之间的关系，具有强大的拟合能力，在包括核工程计算领域常用作程序的代理模型。中子输运计算作为中子学模拟的核心环节之一，其耗时较长的问题可以通过利用神经网络模型来解决。然而，神经网络模型具有一系列超参数需要设置，而手动调节这些超参数工作量大，重复繁琐，只能依靠经验进行，而且求解不同问题时这些超参数不可复用。为了解决以上问题，本文提出了一种采用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)算法来调节神经网络超参数，结合了学习率衰减、损失函数优化方法，它可以针对不同问题的数据集，自动搜索超参数的最佳组合，以获得最佳性能，具有很高的灵活性和效率，泛化性强。本文对 TAKEDA基准题得到的堆芯关键参数进行拟合，结果表明有效增殖因数keff的平均误差在150pcm以内，TAKEDA1数据集上区域积分通量Φ的平均误差率为1.72%，最大误差率为7.56%。该研究可为人工智能在堆芯物理计算理论的应用提供一定参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-10
摘要： 核电机组在高负荷工况下，给水泵转速调节系统与主/旁路阀调节系统形成耦合，导致控制系统出现调节震荡情况，对执行机构的可靠性和耐久性带来挑战，同时对核电机组的安全稳定运行带来影响。故如何解决高负荷工况下控制系统耦合震荡问题至关重要。深入分析多基地波动曲线，发现执行机构响应特性慢，不能及时跟随控制系统的响应速度，是造成调节波动的主要原因。通过执行机构响应特性曲线评估，优化阀门执行机构参数，实施比例增益、速度增益、最小回路增益匹配设置，实现小信号跟随性好、大信号超调性低、时间响应特性快三方面的响应特性优化，提升执行机构兼具小信号、大信号时良好的响应和控制特性。从执行机构调节特性的角度提升高负荷下蒸发器水位控制的稳定性。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-27
摘要： 研究针对核反应堆板状燃料组件出现的鼓泡现象，利用Fluent软件进行了数值模拟研究，并对比了裂变气体鼓泡和以往研究中固体鼓泡的区别。研究发现：气体鼓泡会导致局部温度升高，鼓泡周围热通量密度提高3倍，但燃料板整体热通量变化较小；鼓泡的形成会使鼓泡局部换热能力提高约10%，鼓泡侧热通量提高4%左右；在高流速条件下，鼓泡的存在会导致燃料板两侧流体产生较大的压力差，使得燃料板发生变形，甚至堵塞流道。研究结果为板状燃料元件设计和安全评估提供了重要参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-15
摘要： 活化-燃耗计算是反应堆分析的重要组成部分，需要耦合临界输运程序和点燃耗程序来迭代求解。LightAB（Light Activation and Burnup）是一个新的轻量化的通用活化-燃耗分析程序，可以用来处理活化-燃耗系统。LightAB采用了基于燃耗计算程序ORIGEN-2和ORIGEN-S的燃耗数据库，采用了处理刚性燃耗系统的切比雪夫有理逼近算法（Chebyshev rational approximation method, CRAM）。LightAB支持在衰变模式，定通量模式和定功率模式下的活化-燃耗计算。为了验证LightAB程序的正确性，计算237Np衰变问题和锆（Zr）合金的固定通量辐照问题，与燃耗程序ORIGEN-2.1程序的结果一致。实现了LightAB和RMC程序的耦合并用于计算加压水慢化冷却反应堆压水堆（Pressurized Water Reactor, PWR）栅元燃耗基准题、PWR组件燃耗问题、经合组织/核能机构（OECD/NEA）快堆燃耗基准问题，计算结果与RMC的燃耗计算模块一致。在超钚同位素的辐照生产与RMC对比模拟计算中LightAB展现出良好的应用前景。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-03-21
摘要： 研究针对核反应堆板状燃料组件出现的鼓泡现象，利用Fluent软件进行了数值模拟研究，并对比了裂变气体鼓泡和以往研究中固体鼓泡的区别。研究发现：气体鼓泡会导致局部温度升高，鼓泡周围热通量密度提高3倍，但燃料板整体热通量变化较小；鼓泡的形成会使鼓泡局部换热能力提高约10%，鼓泡侧热通量提高4%左右；在高流速条件下，鼓泡的存在会导致燃料板两侧流体产生较大的压力差，使得燃料板发生变形，甚至堵塞流道。研究结果为板状燃料元件设计和安全评估提供了重要参考。
点击量
点击量
下载量
评论
通过
待评议
