隨著人類社會的迅速發(fā)展,人們對能源的需求日益增大。核能作為一種清潔、安全和經(jīng)濟的能源形式受到了全球的廣泛重視。然而,核電事業(yè)的蓬勃發(fā)展,給人類社會帶來了極大的利益的同時也讓人們面臨著如何妥善處理核廢料的難題。核電廠運行產(chǎn)生的高放射性核廢料能否得到妥善處置、核資源能否得到充分利用和核反應堆能否安全有效運行,這些問題都將制約著核電的發(fā)展,因而研究和實現(xiàn)核能可持續(xù)發(fā)展是十分有必要的。為了解決這些難題,20世紀末期國際上提出了加速器驅動次臨界系統(tǒng)（ADS）的概念,它是集產(chǎn)能和嬗變核廢料為一體,且能較好地提高核燃料利用率的系統(tǒng),是一種能實現(xiàn)核裂變能可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新型路線。中子散裂靶作為耦合ADS系統(tǒng)中加速器和次臨界系統(tǒng)的重要部件,其中子物理學特性和熱工水力特性是整個ADS系統(tǒng)研究的關鍵技術問題。針對ADS系統(tǒng)散裂靶,國際上提出了多種設計方案,本文主要圍繞散裂靶中最有潛力的液態(tài)有窗靶和液態(tài)無窗靶,采用蒙特卡洛MCNPX程序和計算流體力學CFX軟件對這兩種靶件進行了中子學和熱工水力學方面的數(shù)值模擬分析。本文首先以歐洲PDS-XADS液態(tài)有窗靶的結構設計為原型,采用MCNPX程序模擬有窗靶內(nèi)質子與靶核... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液態(tài)有窗靶的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 液態(tài)無窗靶的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容和意義
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 研究意義
2 模型及數(shù)值研究方法
    2.1 ADS系統(tǒng)和散裂靶介紹
    2.2 數(shù)值模擬方法
        2.2.1 物理計算方法
        2.2.2 熱工計算方法
    2.3 LBE的熱工水力特性研究
        2.3.1 LBE的熱物理特性
        2.3.2 圓管內(nèi)LBE的流動換熱特性
        2.3.3 圓管內(nèi)LBE的數(shù)值模擬方法研究
    2.4 本章小結
3 液態(tài)有窗靶的數(shù)值模擬研究
    3.1 液態(tài)有窗靶的物理計算研究
        3.1.1 液態(tài)有窗靶的幾何模型
        3.1.2 物理模擬計算的初步驗證
        3.1.3 液態(tài)有窗靶的中子學特性
    3.2 液態(tài)有窗靶的熱工計算研究
        3.2.1 CFD計算模型的建立
        3.2.2 網(wǎng)格無關性分析及湍流模型的評價
        3.2.3 液態(tài)有窗靶的熱工特性研究
        3.2.4 不同工況下靶窗的散熱特性分析
    3.3 液態(tài)有窗靶的優(yōu)化設計
        3.3.1 冷卻劑流動方式的優(yōu)化設計
        3.3.2 靶窗厚度和靶窗形狀的優(yōu)化設計
        3.3.3 靶件的入口寬度、入口段高度和噴嘴角度的優(yōu)化設計
        3.3.4 引入特殊結構的優(yōu)化設計
    3.4 本章小結
4 液態(tài)無窗靶的數(shù)值模擬研究
    4.1 液態(tài)無窗靶流動模擬研究分析
        4.1.1 液態(tài)無窗靶的物理模型
        4.1.2 湍流模型的評價
        4.1.3 無窗液態(tài)靶自由界面的控制方法研究
        4.1.4 無窗液態(tài)靶的流動特性研究
    4.2 液態(tài)無窗靶的物理計算研究
        4.2.1 液態(tài)無窗靶物理計算模型的建立及驗證
        4.2.2 液態(tài)無窗靶的中子學特性
    4.3 液態(tài)無窗靶的傳熱模擬分析
    4.4 本章小結
5 結論與展望
    5.1 本文結論
    5.2 進一步工作的展望
致謝
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀碩士期間發(fā)表的文章
    B.作者在攻讀碩士期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]ADS無窗散裂靶鉛鉍合金兩相流動過程模擬[J]. 劉捷,劉佰奇,張學智,楊磊,盧文強.  工程熱物理學報. 2013(09)
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[3]未來先進核裂變能——ADS嬗變系統(tǒng)[J]. 詹文龍,徐瑚珊.  中國科學院院刊. 2012(03)
[4]ADS散裂靶件內(nèi)部自由界面形態(tài)的數(shù)值模型分析[J]. 柴翔,蘇冠宇,程旭.  原子能科學技術. 2012(04)
[5]ADS無窗靶件自由界面流動非穩(wěn)態(tài)特性研究[J]. 蘇冠宇,柴翔,顧漢洋,程旭.  工程熱物理學報. 2011(09)
[6]加速器驅動次臨界系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢分析[J]. 李澤霞,劉小平,朱相麗,黃龍光,冷伏海.  科學觀察. 2011(03)
[7]液態(tài)鉛鉍實驗平臺無窗靶水力學原理驗證實驗段設計研究[J]. 祝玲琳,柏云清,陳釗,何梅生,盛美玲,姚曦,汪衛(wèi)華,高勝,陳紅麗,黃群英,吳宜燦,FDS團隊.  核科學與工程. 2010(04)
[8]關于加速器驅動次臨界系統(tǒng)（ADS）研發(fā)促進我國核能可持續(xù)發(fā)展的建議[J].   中國科學院院刊. 2009(06)
[9]加速器驅動次臨界系統(tǒng)（ADS）與核能可持續(xù)發(fā)展[J]. 趙志祥,夏海鴻.  中國核電. 2009(03)
[10]加速器驅動快-熱包層耦合次臨界系統(tǒng)的性能研究[J]. 蔣校豐,謝仲生.  核動力工程. 2007(01)

博士論文
[1]釷基熔鹽堆中子能譜測量方法的研究[D]. 周雪梅.中國科學院研究生院（上海應用物理研究所） 2013

碩士論文
[1]ADS液態(tài)無窗散裂靶件水力實驗和數(shù)值研究[D]. 胡晨.上海交通大學 2013



本文編號：3353084