本研究针对热管冷却微型核反应堆, 建立了高保真耦合分析方法, 实现了控制鼓转动及热管失效工况下的中子-热工-力学耦合分析. 采用变分节块法程序VITAS求解时空中子动力学方程, 采用FEniCS求解三维热传导与热弹性方程, 并引入蒸汽腔-多孔芯模型求解热管温度分布. 通过Picard迭代实现功率、温度与密度的信息交换. 同时提出了适用于多物理耦合分析的虚拟密度法, 可在固定网格下精确模拟堆芯热膨胀效应, 该方法将有效增殖因子计算偏差控制在200pcm以内, 相较于忽略膨胀时约1000pcm的偏差显著降低. 控制鼓4°旋转瞬态结果显示, 功率响应初期快速变化, 随后在热反馈作用下逐步缓慢变化; 在51 s时, 不同控制鼓起始角度工况下的功率比范围为0.24~4.9. 热管失效瞬态模拟中, 两根外周热管失效将引起局部温升及应力集中增强. 本研究可为热管冷却微型反应堆的高保真瞬态安全评估与工程设计提供重要的理论和技术支撑.
Hu et al. (Wed,) studied this question.