加速器驱动次临界系统中液态有窗和无窗靶的中子物理及热工水力特性
发布时间：2021-08-20 07:30
随着人类社会的迅速发展,人们对能源的需求日益增大。核能作为一种清洁、安全和经济的能源形式受到了全球的广泛重视。然而,核电事业的蓬勃发展,给人类社会带来了极大的利益的同时也让人们面临着如何妥善处理核废料的难题。核电厂运行产生的高放射性核废料能否得到妥善处置、核资源能否得到充分利用和核反应堆能否安全有效运行,这些问题都将制约着核电的发展,因而研究和实现核能可持续发展是十分有必要的。为了解决这些难题,20世纪末期国际上提出了加速器驱动次临界系统（ADS）的概念,它是集产能和嬗变核废料为一体,且能较好地提高核燃料利用率的系统,是一种能实现核裂变能可持续发展的创新型路线。中子散裂靶作为耦合ADS系统中加速器和次临界系统的重要部件,其中子物理学特性和热工水力特性是整个ADS系统研究的关键技术问题。针对ADS系统散裂靶,国际上提出了多种设计方案,本文主要围绕散裂靶中最有潜力的液态有窗靶和液态无窗靶,采用蒙特卡洛MCNPX程序和计算流体力学CFX软件对这两种靶件进行了中子学和热工水力学方面的数值模拟分析。本文首先以欧洲PDS-XADS液态有窗靶的结构设计为原型,采用MCNPX程序模拟有窗靶内质子与靶核...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液态有窗靶的研究现状
1.2.2 液态无窗靶的研究现状
1.3 本文的研究内容和意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
2 模型及数值研究方法
2.1 ADS系统和散裂靶介绍
2.2 数值模拟方法
2.2.1 物理计算方法
2.2.2 热工计算方法
2.3 LBE的热工水力特性研究
2.3.1 LBE的热物理特性
2.3.2 圆管内LBE的流动换热特性
2.3.3 圆管内LBE的数值模拟方法研究
2.4 本章小结
3 液态有窗靶的数值模拟研究
3.1 液态有窗靶的物理计算研究
3.1.1 液态有窗靶的几何模型
3.1.2 物理模拟计算的初步验证
3.1.3 液态有窗靶的中子学特性
3.2 液态有窗靶的热工计算研究
3.2.1 CFD计算模型的建立
3.2.2 网格无关性分析及湍流模型的评价
3.2.3 液态有窗靶的热工特性研究
3.2.4 不同工况下靶窗的散热特性分析
3.3 液态有窗靶的优化设计
3.3.1 冷却剂流动方式的优化设计
3.3.2 靶窗厚度和靶窗形状的优化设计
3.3.3 靶件的入口宽度、入口段高度和喷嘴角度的优化设计
3.3.4 引入特殊结构的优化设计
3.4 本章小结
4 液态无窗靶的数值模拟研究
4.1 液态无窗靶流动模拟研究分析
4.1.1 液态无窗靶的物理模型
4.1.2 湍流模型的评价
4.1.3 无窗液态靶自由界面的控制方法研究
4.1.4 无窗液态靶的流动特性研究
4.2 液态无窗靶的物理计算研究
4.2.1 液态无窗靶物理计算模型的建立及验证
4.2.2 液态无窗靶的中子学特性
4.3 液态无窗靶的传热模拟分析
4.4 本章小结
5 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 进一步工作的展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士期间发表的文章
B.作者在攻读硕士期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]ADS无窗散裂靶铅铋合金两相流动过程模拟[J]. 刘捷,刘佰奇,张学智,杨磊,卢文强. 工程热物理学报. 2013(09)
[2]加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究[J]. 张尧立,崔鹏飞,肖思聪,杨永伟,周志伟. 原子能科学技术. 2012(05)
[3]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[4]ADS散裂靶件内部自由界面形态的数值模型分析[J]. 柴翔,苏冠宇,程旭. 原子能科学技术. 2012(04)
[5]ADS无窗靶件自由界面流动非稳态特性研究[J]. 苏冠宇,柴翔,顾汉洋,程旭. 工程热物理学报. 2011(09)
[6]加速器驱动次临界系统发展态势分析[J]. 李泽霞,刘小平,朱相丽,黄龙光,冷伏海. 科学观察. 2011(03)
[7]液态铅铋实验平台无窗靶水力学原理验证实验段设计研究[J]. 祝玲琳,柏云清,陈钊,何梅生,盛美玲,姚曦,汪卫华,高胜,陈红丽,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2010(04)
[8]关于加速器驱动次临界系统（ADS）研发促进我国核能可持续发展的建议[J]. 中国科学院院刊. 2009(06)
[9]加速器驱动次临界系统（ADS）与核能可持续发展[J]. 赵志祥,夏海鸿. 中国核电. 2009(03)
[10]加速器驱动快-热包层耦合次临界系统的性能研究[J]. 蒋校丰,谢仲生. 核动力工程. 2007(01)
博士论文
[1]钍基熔盐堆中子能谱测量方法的研究[D]. 周雪梅.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2013
硕士论文
[1]ADS液态无窗散裂靶件水力实验和数值研究[D]. 胡晨.上海交通大学 2013
本文编号：3353084
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 液态有窗靶的研究现状
1.2.2 液态无窗靶的研究现状
1.3 本文的研究内容和意义
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
2 模型及数值研究方法
2.1 ADS系统和散裂靶介绍
2.2 数值模拟方法
2.2.1 物理计算方法
2.2.2 热工计算方法
2.3 LBE的热工水力特性研究
2.3.1 LBE的热物理特性
2.3.2 圆管内LBE的流动换热特性
2.3.3 圆管内LBE的数值模拟方法研究
2.4 本章小结
3 液态有窗靶的数值模拟研究
3.1 液态有窗靶的物理计算研究
3.1.1 液态有窗靶的几何模型
3.1.2 物理模拟计算的初步验证
3.1.3 液态有窗靶的中子学特性
3.2 液态有窗靶的热工计算研究
3.2.1 CFD计算模型的建立
3.2.2 网格无关性分析及湍流模型的评价
3.2.3 液态有窗靶的热工特性研究
3.2.4 不同工况下靶窗的散热特性分析
3.3 液态有窗靶的优化设计
3.3.1 冷却剂流动方式的优化设计
3.3.2 靶窗厚度和靶窗形状的优化设计
3.3.3 靶件的入口宽度、入口段高度和喷嘴角度的优化设计
3.3.4 引入特殊结构的优化设计
3.4 本章小结
4 液态无窗靶的数值模拟研究
4.1 液态无窗靶流动模拟研究分析
4.1.1 液态无窗靶的物理模型
4.1.2 湍流模型的评价
4.1.3 无窗液态靶自由界面的控制方法研究
4.1.4 无窗液态靶的流动特性研究
4.2 液态无窗靶的物理计算研究
4.2.1 液态无窗靶物理计算模型的建立及验证
4.2.2 液态无窗靶的中子学特性
4.3 液态无窗靶的传热模拟分析
4.4 本章小结
5 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 进一步工作的展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士期间发表的文章
B.作者在攻读硕士期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]ADS无窗散裂靶铅铋合金两相流动过程模拟[J]. 刘捷,刘佰奇,张学智,杨磊,卢文强. 工程热物理学报. 2013(09)
[2]加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究[J]. 张尧立,崔鹏飞,肖思聪,杨永伟,周志伟. 原子能科学技术. 2012(05)
[3]未来先进核裂变能——ADS嬗变系统[J]. 詹文龙,徐瑚珊. 中国科学院院刊. 2012(03)
[4]ADS散裂靶件内部自由界面形态的数值模型分析[J]. 柴翔,苏冠宇,程旭. 原子能科学技术. 2012(04)
[5]ADS无窗靶件自由界面流动非稳态特性研究[J]. 苏冠宇,柴翔,顾汉洋,程旭. 工程热物理学报. 2011(09)
[6]加速器驱动次临界系统发展态势分析[J]. 李泽霞,刘小平,朱相丽,黄龙光,冷伏海. 科学观察. 2011(03)
[7]液态铅铋实验平台无窗靶水力学原理验证实验段设计研究[J]. 祝玲琳,柏云清,陈钊,何梅生,盛美玲,姚曦,汪卫华,高胜,陈红丽,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2010(04)
[8]关于加速器驱动次临界系统（ADS）研发促进我国核能可持续发展的建议[J]. 中国科学院院刊. 2009(06)
[9]加速器驱动次临界系统（ADS）与核能可持续发展[J]. 赵志祥,夏海鸿. 中国核电. 2009(03)
[10]加速器驱动快-热包层耦合次临界系统的性能研究[J]. 蒋校丰,谢仲生. 核动力工程. 2007(01)
博士论文
[1]钍基熔盐堆中子能谱测量方法的研究[D]. 周雪梅.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2013
硕士论文
[1]ADS液态无窗散裂靶件水力实验和数值研究[D]. 胡晨.上海交通大学 2013
本文编号：3353084
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3353084.html
