基于有限元方法的百千瓦级静默式热管堆热电耦合特性研究

来源：核动力工程杂志2025年第3期北京时间：

作者：唐思邈, 连强, 朱隆祥, 张卢腾, 马在勇

单位：1.重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆，400044；2.重庆大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站，重庆，400044；3.重庆大学核工程与核技术系，重庆，400044；

摘要：静默式热管冷却反应堆（简称热管堆）因其采用高温热管耦合温差发电的能量传输及热电转换系统，具有非能动安全、高可靠、超静音等特点，是未来海陆空天多领域可移动式小型核电源的优选堆型。本文基于多物理场耦合分析平台COMSOL Multiphysics，针对百千瓦级静默式热管堆设计方案，建立了热管堆全系统四分之一模型，包括燃料棒、堆芯基体、热管、反射层、控制棒、滑动反射层、温差发电等系统，开展了稳态工况、单根热管失效工况以及单排热电器件脱载工况下的系统热电耦合特性分析。研究结果表明，由于堆芯基体以及热电系统基体的温度展平特性，单根热管失效不会对反应堆运行以及热电系统输出电功率产生显著影响，热管堆在出现局部热电器件脱载事故时，堆芯温度会因热电系统传热能力下降而升高，未脱载的热电系统仍可以正常工作，保证有效电能输出。

关键词：静默式热管堆, 有限元方法, 热管失效, 热电系统脱载, 热电耦合

基金资助：重庆市自然科学基金（2023NSCQ-BHX0189）；国家自然科学基金（12305174）