【摘 要】
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空间核反应堆可解决若干制约传统太阳能、化学能电源在空间环境应用的难题,能满足深空探测器电源的需求,是航天飞行的理想电源。空间堆电源的研究将有力地牵动航空产业发展,带动空间技术进步,提升我国进入空间、利用空间能力,具有重要的经济效益与社会效益。本课题完成了针对SP-100空间堆设计的中子物理特性计算分析。本文采用基于确定论方法的中子输运程序HELIOS和三维反应堆堆芯模拟器PARCS,对SP-100
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空间核反应堆可解决若干制约传统太阳能、化学能电源在空间环境应用的难题,能满足深空探测器电源的需求,是航天飞行的理想电源。空间堆电源的研究将有力地牵动航空产业发展,带动空间技术进步,提升我国进入空间、利用空间能力,具有重要的经济效益与社会效益。本课题完成了针对SP-100空间堆设计的中子物理特性计算分析。本文采用基于确定论方法的中子输运程序HELIOS和三维反应堆堆芯模拟器PARCS,对SP-100空间核反应堆进行仿真计算研究分析,SP-100空间堆的设计在反应堆物理中子特性上满足安全性要求,燃耗测试也表明SP-100空间堆可以运行7年,其中满功率运行6年,基本满足SP-100空间堆的运行寿期标准。2006年美国NASA在其普罗米修斯计划报告从材料学角度分析了SP-100空间堆包壳材料PWC-11的不足,并提出了钽铌合金作为替代品,列举了FS-85,Ta-10W和ASTAR811C等合金。经过仿真计算研究,从反应堆物理角度进行可行性及优劣性分析,结合普罗米修斯计划在材料学方面的分析,PWC-11仍然是SP-100空间核反应堆的最佳包壳材料,FS-85作为替代品有不错的表现,Ta-10W和ASTAR811C在运行寿期方面的表现使其很难成为SP-100空间堆的包壳替代品。本论文的研究对SP-100空间核反应堆的设计、安全性分析和运行寿期分析提供了重要的参考依据,对空间核反应堆的应用和发展有一定意义,对于其它核领域的中子输运计算也有参考价值。
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