小型热管冷却核反应堆动态特性分析
“优秀设计”优胜奖资助企业: 中国原子能科学研究院
企业导师: 侯斌
指导教师: 柴翔
项目成员: 陈依诺 宋子予 孙月健 夏星
项目概述
随着科技的发展和能源需求的增长,小型核反应堆逐渐受到了广大研究者的关注。特别是小型热管冷却核反应堆设计紧凑,可以应用于偏远地区供能,或者特定的工业应用中。然而,小型热管冷却核反应堆在动态工况下的特性尚未完全明确,这需要深入的研究和分析。本项目进行了具体的传热实验、数值模型的搭建以及热管堆敏感性不确定性分析。本项目旨在通过深入研究小型热管冷却核反应堆的动态特性,为其在实际工程中的应用提供理论支撑和优化建议。
项目目标
针对小型热管冷却核反应堆动态特性分析,主要目标为
1、针对热管堆耦合开式布雷顿循环实验数据缺乏这一难题,开发硬件在环传热实验平台,完成稳态、瞬态实验,并对系统进行分析。
2、针对现有热管计算模型计算精确度差、效率低这一难题,利用热阻热容理论搭建基于Simulink的模型,同时利用数值模型计算结果与实验结果共同训练降阶模型,以提高模拟的效率。
3、针对热管堆多物理场强耦合的现象,开发综合热、核、力等多物理场耦合计算平台,并训练代理模型针对特定参数进行敏感性分析以及不确定性分析。
项目成果
本项目取得的成果主要为
1、在传热实验方面,成功搭建硬件与软件结合的硬件在环实验台架。进行实验得到耦合系统全参数变化数据,关键参数符合设计预期,实验过程中系统运行稳定安全。验证了堆芯功率与反应性振荡自收敛,固有负荷跟踪能力,验证了系统自稳自调特性。
2、在数值计算方面,搭建了Simulink模型以及基于混合专家模型的降阶模型,与实验相比拟合精度高,温差可以控制在几十度,最大相对误差不超过10%。
3、在不确定性分析方面,验明了研究对象在其设计与一定扰动条件下,多物理场耦合会使系统安全裕量一定程度减小,与设计值产生一定偏差;但没有放大不确定性,对于系统影响较为可控。