内冷式压水堆堆芯概念设计及物理特性研究

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与传统压水堆相比，内冷式压水反应堆(IPWR，Inverted Pressurized Water Reactor)从几何上改变了冷却剂和燃料的位置，这种几何就叫做内冷式几何。IPWR堆芯燃料为铀-钍-锆的氢化物燃料,堆芯没有单独的燃料棒。IPWR这种几何结构上特殊性，使得其相比于传统压水堆，具有堆芯压降小、燃料温度低、流道周向更加均匀、流致震颤小等优点，这对于堆芯功率的提升具有重要意义。因此，本文利用MCNP程序和CFD程序对IPWR堆芯进行了初步的概念设计。
　　本文根据堆芯的设计任务要求，通过使用MCNP与CFD程序对IPWR堆芯进行了详细的物理-热工计算，本人主要负责物理部分研究，其中包括燃料栅元欠慢化栅格分析、组件能谱分析、堆芯功率分布、功率峰因子、燃耗计算、平均管和热管燃料栅元单通道热工水力分析，其中热工部分为引用他人结果。结果表明：当堆芯燃料栅元的冷却剂通道直径为11mm所对应的组件尺寸在物理-热工方面性能最优，此时堆芯热功率为4000MW，径向功率峰因子为2.1，轴向功率峰因子为2.3。通过对堆芯功率的进一步展平，使得最终堆芯径向功率峰因子为1.51，热管轴向功率峰因子为1.59,并且通过对堆芯热管进行热工水力分析得到燃料中心温度与包壳最大温度都低于其限值，堆芯具有负的温度反应性系数和负的空泡反应性。最后将IPWR最终结果与普通压水堆进行了比较，IPWR在压降，安全性与产功率方面都有较大的优势。因此，本文设计结果符合IPWR设计任务要求，为后续IPWR堆芯设计与进一步改进提供参考和依据。

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作者
曾正魁;
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作者单位

南华大学;

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授予单位南华大学;
学科核技术及应用
授予学位硕士
导师姓名于涛;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TL351.1;
关键词
内冷式压水反应堆; 堆芯设计; 物理特性; 热工计算; 功率峰因子;

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