行波堆热工水力耦合分析：点堆中子动力模型与CFD软件应用

"基于点堆中子动力学模型和CFD软件的行波堆热工水力耦合分析，黄思洋，张大林，丛腾龙，苏光辉。该研究探讨了行波堆（Traveling-Wave Reactor, TWR）的热工水力与中子动力学的耦合特性，特别是对泰拉能源公司的钠冷行波堆TP-1进行建模和分析。使用FLUENT软件进行数值模拟，开发了点堆中子动力模型计算程序，并结合多孔介质模型模拟堆芯流动。研究内容包括稳态运行、反应性引入事故和失流事故的瞬态计算，结果显示TP-1在设计的事故条件下具有安全性，但失流事故下需依赖停堆保护系统。" 行波堆是一种新型的先进核反应堆设计，其独特之处在于能够在堆芯内部实现燃料的自持增殖和燃耗，从而提高核燃料的利用率。该研究选取了泰拉能源公司设计的钠冷行波堆TP-1作为具体研究对象，通过建立六分之一的堆芯物理模型，深入研究其热工水力性能和中子动力学行为。 在研究方法上，研究人员利用了流行的CFD（Computational Fluid Dynamics）软件FLUENT，通过用户定义的函数（UDF）和用户定义的解决方案（UDS）扩展了软件功能，开发了点堆中子动力模型的计算程序，以模拟堆芯的功率分布。同时，FLUENT中的多孔介质模型被用来模拟堆芯内的三维流场，这有助于理解和预测冷却剂在堆芯内的流动状态和温度分布。 热工水力与中子动力学的耦合分析对于评估反应堆的安全性和性能至关重要。研究进行了稳态运行条件下的计算，以了解正常运行时堆芯的热工性能。此外，还模拟了两种事故情景：反应性引入事故和失流事故。在反应性引入事故中，研究发现TP-1能够保持安全运行，表明其设计具备一定的安全裕度。然而，在失流事故下，如果停堆保护系统不介入，反应堆可能会变得不安全，这突显了在设计和操作中必须考虑应急系统的可靠性。 关键词：行波堆、FLUENT数值模拟、多孔介质模型、点堆中子动力学。这些关键词揭示了研究的核心技术手段和研究领域，强调了通过高级计算工具和理论模型对新型反应堆系统进行的深入分析。 这项研究为理解行波堆的复杂热工水力和中子动力行为提供了重要的理论基础，并对反应堆的安全设计和事故管理提供了关键的指导。未来的研究可能进一步深化对这类先进反应堆动态特性的理解，优化设计，确保更高效、更安全的核能应用。