核反應堆
關注創建者：笑蒼生 創建時間：2017-01-19
核反應堆的視頻教程
中核核反應堆熱工水力實驗室：多相流數值計算在核電研發中的應用簡介
內容概要：1.核能轉化研發中數值計算分析的需求及難點介紹2.國內外針對核能轉化研發數值模擬需求所開發的CFD軟件現狀3.解決方案及典型應用，解決多相流模擬問題，實現自主可控4.針對新堆型、新技術，數值計算分析的未來開發路徑
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Code_Saturne入門培訓 | 核反應堆下降段二維流場仿真
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核反應堆的實例教程
普通人一輩子也見不到的核反應堆，原來可以由學生黨控制，而且在邊上不需要穿防護服。這是怎么回事？一起來一探究竟吧。
在進入 MIT 的核反應堆之前，要先佩戴一個放射量測定器。接著，接待的小 姐姐，同時也是反應堆監督員的 Sarah 出現了。
在進入之前，先把表示自己名字的燈打開，這樣大家都知道 Sarah 進入了實驗室。
Sarah 介紹說，反應堆實際上被拆分得很細。如果有什么零部件壞了或者需要更換，只需要單獨預定就可以了。下面這個地方就相當于是商場的商品展示柜一樣，需要更換的零件可以在里面挑選預定。
她說，從研究生一年級開始，她就開始在反應堆工作了。當時她是兼職的核反應堆操作員，畢業后就正式入職了。
核反應堆安全殼（containment building）是氣密的，空氣不能自由進出，當然這扇門也包括在內。
核反應堆安全殼內的氣體都會經過預先設置的檢測和過濾裝置才能從大樓里出去，這能夠保證沒有放射性物質會被釋放到大樓外的地方。
MIT 的這個核反應堆并不是用來發電的，而是做研究用的，會制造大量的中子，它的功率是美國大學里的第二大。
在大樓里有各種各樣的空氣質量監測儀，放射性監測儀，它們可以實時通告大樓里的輻射量。人類的身體不能感知輻射劑量，所以需要儀器幫忙。
比如這個儀器里的0.1就表示0.1毫雷姆/小時。在波士頓城里一天接受到的輻射劑量為1毫雷姆，輻射來源是宇宙射線以及大地里的花崗巖。所以，在核反應堆安全殼里呆10小時相當于在波士頓城里呆一天。
這個房間的距離和反應堆只有4米，但是輻射劑量卻和大街上一樣。
這多虧了防輻射混凝土。
展開 3 月 13 日，由中國核學會核反應堆熱工流體力學分會主辦，中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室、上海積鼎信息科技有限公司、先進核能技術全國重點實驗室承辦的 “核反應堆熱工水力仿真技術前沿探索與實踐” 線上直播活動圓滿舉辦。本次活動聚焦核反應堆仿真領域的最新進展與挑戰，吸引了近300位行業專家及在校學生的關注。
中國核動力研究設計院反應堆工程研究所副所長、中國核學會核反應堆熱供流體力學分會的理事長 黃彥平 在致辭中指出，核能技術的迭代對流體仿真提出了更高要求，亟需在精度提升、計算效率優化及模型驗證等方面取得突破。國產流體仿真軟件的自主研發是打破技術壟斷的關鍵。黃總呼吁產學研各方需強化合作，通過資源共享與協同創新，共同攻克行業難題。
作為本次活動的承辦單位之一，積鼎科技研發中心總監符凱的報告《國產流體仿真軟件在核反應堆仿真中的應用》受到關注。積鼎科技深耕 CFD 領域多年，自主開發了通用流體仿真軟件 VirtualFlow在核反應堆仿真中展現出顯著優勢。
積鼎科技的仿真軟件可應用于核領域的多種堆型，包括壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等。在壓水堆中，軟件可模擬安注水過程、氫氣復合及燃燒、抑壓水池工作過程等；在鉛鉍/鈉冷快堆中，可進行金屬液體熱工水力計算、事故工況下自然對流計算等；在熔鹽堆中，實現了堆芯流量分配計算、熔鹽泄露凝固計算等關鍵場景的仿真。
技術優勢：
全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經第三方評測顯示代碼自主率超過 95%。
全方位仿真能力：支持多相流、湍流、相變、傳熱等復雜物理模型，能夠精確模擬核反應堆中的流動傳熱傳質、多相流相變、可壓縮流體、多組分等問題。
應用場景覆蓋廣：軟件經過市場長期驗證，已積累的測試案例庫>1000個。
展開 在核工業這一關鍵領域，流體仿真技術對于確保核反應堆的安全、高效運行至關重要。上海積鼎信息科技有限公司（以下簡稱“積鼎科技”）憑借其自主研發的CFD仿真軟件VirtualFlow和專業的技術團隊，為核反應堆流體仿真提供了全面的CFD解決方案，涵蓋了流動傳熱傳質、多相流相變和可壓縮流體三個關鍵方面，，為我國核工業的自主化發展提供了強大的軟件工具。
流動傳熱傳質解決方案
積鼎科技的流動傳熱傳質解決方案專注于模擬核反應堆中的復雜流動和傳熱現象。其自主研發的通用流體仿真軟件VirtualFlow具備行業領先的網格建模與求解技術，能夠精確模擬管道熱分層、棒束通道流動傳熱等關鍵問題。
通過精確豐富的湍流模型，從RANS、VLES到LES，VirtualFlow能夠滿足不同湍流尺度的模擬需求，確保瑞流傳熱的求解精度。此外，VirtualFlow還提供了全面的湍流熱通量模型和濃度模型，可以用來模擬傳質現象，為核反應堆的設計和優化提供重要的參考依據。
多相流相變解決方案
在多相流相變方面，積鼎科技的解決方案同樣表現出色。VirtualFlow提供了多種多相流模型，包括VOF、LevelSet方法用于界面流問題，基于歐拉-歐拉體系的均相模型用于混合流問題，以及歐拉-拉格朗日模型用于離散相流體問題。這些模型能夠精確模擬沸騰、冷凝、液面晃動等多相流現象，為反應堆的熱工設計、安全分析和性能優化提供支持。
例如，在壁面沸騰的模擬中，VirtualFlow采用N相均相模型和RPI模型，能夠準確預測出口氣含率，與實驗值吻合良好，相比其他軟件在精度上有較大提升。
可壓縮流體解決方案
針對可壓縮流體問題，積鼎科技的解決方案能夠有效模擬核反應堆中的空化、水錘等現象。
展開 更快、更便宜
根據3D科學谷的了解，ORNL 正在領導轉型挑戰反應堆 (TCR)，并得到美國能源部 (DoE) 計劃的支持，以探索在美國更快、更便宜的核能分配，以降低制造成本和交貨時間并改進安全。作為該計劃的一部分，ORNL 正在使用直接能量沉積 (DED) 3D 打印等技術建造核反應堆堆芯。2020 年，普渡大學在收到美國能源部 80萬美元的資助后，成為 TCR 計劃的主要貢獻者。因此，普渡大學正在開發一種人工智能 (AI) 模型，以確保反應堆堆芯 3D 打印組件的核級質量。
TCR 計劃還見證了 ORNL 開發了自己的新型 3D 打印技術，專門用于生產核反應堆部件。該工藝結合了粘結劑噴射和陶瓷生產工藝，以更有效地制造復雜形狀的組件。該方法還可以打印高溫合金和難熔金屬，這些合金和難熔金屬由于耐高溫和耐降解，對核反應堆部件的安全運行至關重要。
自啟動 TCR 計劃以來，ORNL 的 3D 打印核反應堆組件已安裝在阿拉巴馬州田納西河谷管理局 (TVA) 的布朗斯費里核電站。與核燃料供應商法馬通合作開發的四個 3D 打印燃料組件支架目前在工廠處于常規運行條件下。
發揮結構一體化優勢
不僅僅是橡樹嶺國家實驗室，根據3D科學谷的市場觀察，西屋電氣充分發揮了3D打印實現結構一體化的優勢，開發了3D打印的核動力燃料組件隔離柵。
反應堆堆芯由大量細長的燃料組件組成，每個燃料組件包括多個包含易裂變材料的燃料棒，其反應以產生熱量。每個燃料組件的燃料棒由多個柵格保持成有組織的，間隔開的陣列，這些柵格沿著燃料組件的長度軸向間隔開，并附接到燃料組件的多個細長的控制桿導向套管。
通過引入增材制造技術-3D打印技術，可以在不進行進一步組裝或焊接過程的情況下打印西屋電氣開發的隔離柵。
展開 近日，據韓媒報道，韓國原子能研究院（KAERI）利用核反應堆技術，開發了世界首創的“SiC晶圓大批量摻雜技術”。該技術有3大特點：
● 一次可摻雜1000片，產能提升數百倍。
● 摻雜均勻度提高到 0.35%，而傳統摻雜均勻度在 6%，提高了17倍。
● 2023年將會量產。
KAERI的碳化硅中子摻雜反應堆設備
新型碳化硅摻雜技術：
性能提升17倍，2023年量產
2月10日，韓國原子能研究院（KAERI）宣布，他們已開發出一種可以
大批量
實現
碳化硅晶片摻雜
的技術。
據介紹，該技術的主要是基于韓國核反應堆“Hanaro”設備的“
中子嬗變摻雜（NTD）
”技術。
通過該技術，KAERI已經開發了一個可以
同時
對
1000片4英寸碳化硅晶圓
進行摻雜的設備。
同時，KAERI開發了一種可以將
中子摻雜均勻度
（RRG）保持在
1%以內
的技術。據介紹，目前傳統碳化硅晶圓的摻雜均勻度在 6% 的水平，而該研究團隊將摻雜精度提高到
0.35%
的水平，相比之下提升了
17倍
。
Hanaro 生產的碳化硅半導體晶片
據“三代半風向”了解，1996 年1月，KAERI的中子應用反應堆 (
HANARO
) 開始運行。2002年KAERI完成了“硅錠摻雜技術”開發，2010 年其輻照硅的產量超過30噸。
2021年6月，KAERI進行了
碳化硅NTD實驗
。Hanaro負責人關光民說：“我們的目標是到
2023年
，真正實現碳化硅功率半導體NTD摻雜的
商業化
。”
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核反應堆的最新內容
一期一會 | 什么是電機？3個月前
一些常見的示例包括曲軸、可再生能源技術中的風力或水力，以及燃料燃燒和核反應堆產生的蒸汽。這些力可驅動發電機內的原動機裝置（如風扇或渦輪機），使其運動，從而將旋轉能量轉換為電壓和電流。
發電機有不同的形式。交流（同步或感應/異步）發電機將機械能轉換為交流電和電壓。另一方面，直流發電機將機械能轉換為直流電和電壓。
一期一會 | 什么是渦輪機？6個月前
這種熱能的來源通常是化石燃料的燃燒，但也可以來自核反應堆。還有一種發展中的方法，是利用可再生能源，即利用集中的太陽能，為大型發電廠的蒸汽渦輪機的水提供熱量。
風力機
人類制造了風車和后來的風力機，以利用風能替代人類和動物的勞動。大氣中的太陽能加熱是風力的能量來源。現代風能系統使用聚集在陸地或海上風電場上的大型、高效三葉片風力機。
流體仿真技術正在各個行業深度滲透，從航空航天全機氣動布局的減阻優化，到核工業反應堆蒸汽發生器的流動換熱分析；從石油化工管道的水合物生成預測，到水利水務領域的洪水四預模擬，精準的流體計算已成為高端制造研發的核心驅動力。
核反應堆作為核電站的核心設備，其安全、高效運行至關重要。多相流現象廣泛存在于核反應堆的各個系統和設備中，如冷卻劑的多相流動、燃料元件的傳熱、蒸汽發生器的汽水分離等。準確模擬和分析這些多相流現象，對于核反應堆的設計、優化、安全分析以及事故預防和處理具有重要意義。多相流模型作為一種有效的工具，能夠對復雜的多相流動和傳熱過程進行數值模擬和預測，在核電領域得到了廣泛的應用和深入的研究。
3 月 13 日，由中國核學會核反應堆熱工流體力學分會主辦，中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室、上海積鼎信息科技有限公司、先進核能技術全國重點實驗室承辦的 “核反應堆熱工水力仿真技術前沿探索與實踐” 線上直播活動圓滿舉辦。本次活動聚焦核反應堆仿真領域的最新進展與挑戰，吸引了近300位行業專家及在校學生的關注。
熱應力和它所引起的強度、剛度問題，在航空、航天和核反應堆工程的設備和構件上的重要性是不言而喻的。
<h2 class="ql-align-center">1、第四代核電堆<span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(51, 51, 51);">型</span></h2><p>第四代核反應堆是目前核能技術發展的前沿方向，具有更高的安全性、經濟性、可持續性以及防擴散能力等特點。
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中國核學會核反應堆熱工流體力學分會第四屆學術年會
在這場學術盛宴中，CFD仿真技術成為各方關注的焦點。積鼎科技作為CFD仿真領域的引領者也受邀亮相此次盛會，其仿真工程師還在現場帶來了關于“冷凝回流過程仿真”的精彩報告。
積鼎科技自主研發通用型流體仿真軟件VirtualFlow2024.0
會議期間，清華大學基礎醫學院研究員張宇、中國科學院過程工程研究所研究員、介科學研究部主任王利民、副研究員李成祥、助理研究員張華海、中國核動力研究設計院中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室張曉穎、中國特種設備檢測研究院趙靜、藍箭航天西安公司總經理、仿真技術部總監徐學軍以及積鼎科技產品總監徐力敏等專家，圍繞國產CFD和DEM軟件的研究成果作了精彩的主題報告
