锂冷快堆斯特林热电转换系统瞬态安全特性研究
Research on Transient Safety Characteristics of Lithium-cooled Fast Reactor with Stirling Thermoelectric Conversion System
摘要: 为探究空间核电源的安全性和可靠性，针对锂冷快堆斯特林热电转换系统，开发了瞬态安全分析程序NUSOL-LMR-Li，重点分析其在事故工况下的固有安全性与斯特林热电转换系统的自适应特性。建立了堆芯功率、热工水力、热构件导热及液态锂物性计算模型，并采用Schmidt等温分析法建立了关键的斯特林热电转换模型，实现其与锂冷快堆的耦合。对流-扩散全隐差分算法通过单管流动算例验证，表现出与时间步长无关的稳定性；堆芯功率模型在正、负反应性引入工况下的计算误差分别为0.53%和0.32%，与解析解高度一致；斯特林动力转换模型通过NASA RE-1000斯特林样机及SP-100系统回路测试验证，最大误差为3.8%。通过对SP-100反应堆进行简化建模并开展典型事故瞬态分析，结果显示：（1）0.1$反应性引入使堆芯功率升至534 kW后，通过负反馈机制稳定至466 kW，出口温度升幅控制在14.7 K；（2）回热器堵塞导致斯特林效率降至22.24%，系统通过热端温度自降至1023 K、冷端升至692 K重构热平衡，效率恢复至26.8%。研究验证了系统的自我调节与故障容限能力，为空间核电源安全设计提供了理论支持和高效分析工具。
版本历史
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2025-07-30 12:00:00 |
ChinaXiv:202508.00081V1
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