冉旭

毕业时间：2006年
工作单位：中国核动力研究设计院设计所
方向：反应堆热工水力与安全分析
论文题目：先进空间快堆自动运行及固有安全特性分析研究
摘要：
随着航天技术的发展，空间活动需要大功率，长寿命电源。由于核电源结构紧凑，功率大、较长的运行寿命和可离开太阳独立运行，是一种最具前途的大功率长寿命电源。神州五号、六号宇宙飞船的顺利升空，标志着我国航天事业进入新的发展阶段。为继续保持航天事业的发展势头，我国必须开展空间核反应堆电源系统的研究，但总体来说我国的空间核电源技术尚处于起步阶段，国内相关的研究很少。
本文所研究的日本先进空间快堆RAPID-L，热功率为5000kW，电功率为200kW，能够在月球、火星表面为空间活动提供电力。此反应堆与传统快堆最大的不同之处在于取消控制棒，包含新颖的反应堆控制系统：固有反应性反馈的锂膨胀模块LEM，固有停堆能力的锂注入模块LIM，能够使反应堆自动启动的锂释放模块LRM，所有这些系统以6Li作为液态毒物取代了B4C控制棒。
RAPID-L设计新颖，结构独特，本文首先通过大量调研详细描述并总结出RAPID-L的结构和运行特点，然后完成RAPID-L各模块的数学建模及瞬态分析程序的编写工作，其中包括堆芯功率模块、堆芯热传输模型、反馈反应性模块、热管模型、LEM中 7Li的气液交界面位置模型、锂的热物性模型等，并在此基础上对其稳态运行和瞬态特性进行了仿真计算，其中稳态运行特点包括运行寿命时间计算与部分功率运行计算；瞬态特性包括反应堆的启动，无保护超功率事故UTOP和无保护失流事故ULOF下的瞬态计算。
通过计算表明：
(1)LEM能够补充燃耗，能够使反应堆不停堆换料达到10年；
(2)在LEM的作用下，RAPID-L通过流量控制来调节功率；
(3)在无保护功率过载事故UTOP与无保护失流事故ULOF中，快速型LEM可以随着冷却剂温度变化能够自动快速的响应，从而保证反应堆的安全运行；

(4)LRM和LEM的共同作用能够使RAPID-L自动完成启动。
因此，RAPID-L具有自动运行特性和固有安全特性，使得空间核反应堆所面临的严峻特殊的问题，如微重力或无重力环境，适应火箭发射载重能力，无法实现像地面反应堆那样用水冷却的方式，无人操作情况下需要完全自动运行等问题得以解决，设计新颖独特，满足空间运行需要。
本论文研究工作对先进空间快堆的实验验证以及最后的工程应用有理论指导意义。

关键词：空间堆；模型；固有安全；启动；运行

论文类型：应用基础研究