[發(fā)明專利]核熱推進反應(yīng)堆的堆芯參數(shù)確定方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010796899.8
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112199811B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴翔;李衛(wèi);劉曉晶;熊進標;張滕飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B64D27/02;B64C15/02;G06F119/08;G06F111/04
• 代理公司: 北京薈英捷創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11726
• 代理人: 王獻茹

1.一種核熱推進反應(yīng)堆的堆芯參數(shù)確定方法，其特征在于，應(yīng)用于低富集度濃縮鈾核熱推進反應(yīng)堆，所述核熱推進反應(yīng)堆的堆芯參數(shù)確定方法包括：

獲取所述核熱推進反應(yīng)堆的流固耦合傳熱模型；

獲取滿足飛行器性能約束的目標動力參數(shù)，并基于所述目標動力參數(shù)對所述流固耦合傳熱模型進行傳熱計算，得到滿足熱工約束的多組設(shè)計參數(shù)；其中，每組所述設(shè)計參數(shù)中包括幾何參數(shù)及熱工參數(shù)；

基于多組所述設(shè)計參數(shù)進行中子學建模及物理分析，得到滿足中子物理約束的目標幾何參數(shù)及目標熱工參數(shù)；

將所述目標動力參數(shù)、所述目標熱工參數(shù)及所述目標幾何參數(shù)作為所述核熱反應(yīng)堆的堆芯設(shè)計參數(shù)；

所述熱工參數(shù)包括堆芯出口溫度；所述基于所述目標動力參數(shù)對所述流固耦合傳熱模型進行傳熱計算，得到滿足熱工約束的多組設(shè)計參數(shù)的步驟，包括：

基于所述目標動力參數(shù)對所述流固耦合傳熱模型進行軸向傳熱計算及徑向傳熱計算，得到冷卻劑流道的壁面溫度、燃料中心溫度，任意軸向位置處的主流溫度、堆芯出口溫度及所述堆芯出口溫度對應(yīng)的幾何參數(shù)；

重復執(zhí)行上述軸向傳熱計算及徑向傳熱計算，直至達到第一預設(shè)條件，得到多組所述設(shè)計參數(shù)；

所述幾何參數(shù)包括堆芯高度、堆芯半徑及冷卻劑流道直徑；

所述基于多組所述設(shè)計參數(shù)進行中子學建模及物理分析，得到滿足中子物理約束的目標幾何參數(shù)及目標熱工參數(shù)的步驟，包括：

從多組所述設(shè)計參數(shù)中選取任意一組設(shè)計參數(shù)，得到第一設(shè)計參數(shù)，基于所述第一設(shè)計參數(shù)中的幾何參數(shù)進行中子學建模，得到目標模型；

對所述目標模型進行反應(yīng)堆物理分析，得到所述目標模型的物理參數(shù)；

判斷所述物理參數(shù)是否滿足第二預設(shè)條件，如果是，將所述第一設(shè)計參數(shù)中的幾何參數(shù)及熱工參數(shù)分別作為目標幾何參數(shù)及目標熱工參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)包括堆芯高度、堆芯半徑及冷卻劑流道直徑；

所述獲取所述核熱推進反應(yīng)堆的流固耦合傳熱模型的步驟，包括：

基于所述堆芯高度、堆芯半徑及冷卻劑流道直徑，分別確定所述核熱反應(yīng)堆中燃料組件結(jié)構(gòu)及慢化組件結(jié)構(gòu)；

基于所述燃料組件結(jié)構(gòu)、所述慢化組件結(jié)構(gòu)及冷卻劑的流向，得到所述核熱反應(yīng)堆的流固耦合傳熱模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃料組件結(jié)構(gòu)與所述慢化組件結(jié)構(gòu)均為棱柱結(jié)構(gòu)，所述燃料組件結(jié)構(gòu)與所述慢化組件結(jié)構(gòu)的高度及橫截面形狀相同，所述燃料組件結(jié)構(gòu)包括多個冷卻劑流道，所述慢化組件結(jié)構(gòu)包括第二冷卻劑流道，所述冷卻劑的流向為從所述第二冷卻劑流道流向第一冷卻劑流道，所述第一冷卻劑流道為所述燃料組件結(jié)構(gòu)中的各冷卻劑流道。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一預設(shè)條件包括：所述燃料中心溫度達到燃料最高溫度，和/或慢化組件結(jié)構(gòu)中慢化劑的溫度達到慢化劑最高溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物理參數(shù)包括堆芯有效增殖系數(shù)；

所述判斷所述物理參數(shù)是否滿足第二預設(shè)條件的步驟，包括：

判斷所述有效增殖系數(shù)是否大于1，如果是，確定所述物理參數(shù)滿足所述第二預設(shè)條件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

如果所述物理參數(shù)不滿足所述第二預設(shè)條件，從多組所述設(shè)計參數(shù)中選取除所述第一設(shè)計參數(shù)之外的任意一組設(shè)計參數(shù)，得到新的第一設(shè)計參數(shù)；

基于所述新的第一設(shè)計參數(shù)中的幾何參數(shù)進行中子學建模及物理分析，直至得到目標幾何參數(shù)及目標熱工參數(shù)。