ADS无窗靶件自由界面流动非稳态特性研究

加速器驱动次临界系统(ADS)无窗靶件设计的重点之一,是研究冷却剂自由界面形成和控制机理。本文使用水作为模拟工质,对无窗靶件模型的自由界面非稳态特征进行了实验研究并进行了数值模拟。采用激光诱导荧光方法对自由界面流场进行了可视化研究,得到了高雷诺数下的自由界面和可视化流场信息。可在高雷诺工况流场中可观察到大尺度非稳态涡结构,随着自由界面的波动,涡结构表现出几种典型的瞬态特征。采用大涡模型(LES)湍流模型结合自由界面追踪方法(VOF)对无窗靶件实验工况进行了数值模拟,计算能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。     

空间热离子反应堆燃料元件力学性能分析程序开发

为了实现对空间热离子反应堆燃料元件运行期间安全性能的预测,研究开发了一种燃料元件力学性能分析程序,并针对多层圆筒状的TOPAZ-Ⅱ热离子燃料元件开展了应力、应变和几何变形的高精度模拟。程序考虑了核燃料在高温辐照环境下的辐照肿胀,并分析了燃料芯块-发射极在发生接触后的力学响应问题,从而快速且准确地求解燃料芯块和发射极的力学状态,以对空间热离子反应堆运行期间的性能提供准确预测。结果表明：在正常运行情况下,空间热离子反应堆燃料会发生显著的肿胀效应,其造成的变形将导致燃料元件热电转换效率降低、元件失效等安全隐患。