基于开放栅格结构的空间堆三维热工水力特性研究

来源：核动力工程杂志2023年第2期北京时间：

作者：王志鹏, 赵晶, 石磊

单位：1.清华大学核能与新能源技术研究院，北京，100084；2.中国科学院空间应用工程与技术中心太空应用重点实验室，北京，100094；

摘要：高温气冷堆结合磁流体发电是一种高效的空间电源系统，可以满足空间任务对于大功率、高效率的需求，具有广阔的应用前景。本文参考美国普罗米修斯计划中的开放栅格方案，结合磁流体发电需满足的设计条件，提出了一种由三角形布置、217根燃料棒构成的堆芯方案。在通过试验数据确定流动模型后，对该空间堆进行了三维建模，并在考虑气隙结构、燃料棒功率分布及堆内辐射的基础上研究其热工水力特性，重点针对环境温度及外壁面发射率展开了热工参数敏感性分析。计算结果表明，该堆芯热工设计满足材料温度、压降限值等指标要求。冷却剂在燃料区横向流动不明显，不存在复杂涡结构，流动现象相对较为简单。稳态热工计算结果对环境温度的改变并不敏感，但发射率的改变影响相对较大。

关键词：空间核动力, 棒状燃料, 热工水力特性, 敏感性分析