温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证.pdfVIP

第58卷第1期原子能科学技术Vol.58,No.1

2024年1月AtomicEnergyScienceandTechnologyJan.2024

温差热电转换型空间热管冷却反应堆

瞬态分析程序开发及验证

葛攀和，李敏，李杨柳，胡古，柯国土*

（中国原子能科学研究院核工程设计研究所，北京102413）

摘要：热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热，具有结构简单、非能动、高可靠性等优点。为

研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性，本文针对该型电源系统中最主要的系

统（包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统）建立了详细的数学物理模型，并开发了系统瞬态分析程

序，其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发，耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型。通过

文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型，结果与参考值符合较好，其中温差热电转换

模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75%。采用该程序对KRUSTY进行了建模分析，开展了反

应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析，并与试验值进行了对比。结

果表明，在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1K，程序计算结果与试验值符合

较好。

关键词：热管冷却反应堆；瞬态分析；高温热管；温差热电转换；KRUSTY试验

中图分类号：TL33文献标志码：A文章编号：1000-6931(2024)01-0069-15

doi:10.7538/yzk.2023.youxian.0068

DevelopmentandVerificationofTransientAnalysisProgram

forThermoelectricSpaceHeatPipeCooledReactor

GEPanhe,LIMin,LIYangliu,HUGu,KEGuotu*

(DepartmentofNuclearEngineeringDesign,ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China)

Abstract:Heatpipecooledreactorhastheadvantagesofsimplestructure,passiveheat

transferandhighreliability,owningtothedesignofsolidreactorcoreandheattransfer

usinghigh-temperatureheatpipe.Inordertostudythetransientandsafetycharacteris-

ticofspaceheatpipecooledreactorwiththermoelectricconversion,thedetailedmathe-

maticalandphysicalmodelswereestablishedforthemostkeysystemofthereactor

includingthereactor,hightemperatureheatpipe,thermoelectricconversionsystem.

Thereactormodelwasdevelopedbycouplingpoint-kineticmodel,reactivityfeedback

modelandpowerdistributionmodelbasedonOpenFOAM,inwhichthreedifferent

interfaceheattransfermodelsweredevelopedtocoupledifferentregionsinsolidreac-

t