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百千瓦级静默式热管反应堆设计及启动运行特性分析

热管反应堆；温差发电；程序开发；启动特性

热管反应堆(Heat Pipe cooled Reactor)具有体积小、结构简单、安全性高的优点，能够满足我国未来对于海陆空天装备研发的多方位需求，因此具有广阔的发展前景。本文提出了一种百千瓦级静默式热管冷却反应堆NUSTER-100的设计方案。 该反应堆选用氧化铀作为燃料，堆芯布置了480根燃料棒，由109个高温钠热管进行冷却，能量转换系统采用直接热电转换，由集成式温差发电模块和冷却水板组成。建立了热管反应堆的数学物理模型，包括堆芯通道模型、热管传热模型、温差发电模型等，并在此基础上开发了先进热管反应堆瞬态分析程序HEART，程序验证结果表明HEART程序计算值与设计值最大偏差不超过5.6%，证明了程序模拟的可靠性。使用HEART程序对NUSTER-100反应堆进行了稳态及启动瞬态分析，结果表明热管表面温度不超过1301K，热管中心温度分布较为均匀，证实了该反应堆初步参数设计的合理性；堆芯中心通道启动持续3300秒左右，其中有930秒时间启动功率被热管的声速极限限制。