圆柱容器内生成单粒径颗粒堆积的两阶段重力落球算法

摘要：

球床型氟盐冷却高温堆(Pebble-bed Fluoride-salt-cooled High-temperature Reactor,PB-FHR)是下一代核反应堆堆型之一,它融合了高温气冷堆的石墨基质包覆颗粒燃料球技术和熔盐堆的高温熔盐冷却剂技术.堆芯热工水力模拟计算(如在线换料模拟)常需要首先得到不同孔隙率的随机燃料球堆积.为此提出了一种可以高效地在圆柱形容器内部随机生成单一粒径且不同密实度的颗粒堆积的算法.算法分为两个阶段:首先类似传统颗粒自由下落方法来生成柔性颗粒的初始堆积(取颗粒杨氏模量远小于实际值);其次令初始堆积恢复刚性,通过限定时间步的大小和引入能量耗散机制使得堆积缓慢而自由地膨胀,从而逐渐消除初始堆积中的颗粒间重合.模拟结果表明,膨胀算法在计算效率上有较大优势,并且可以覆盖从松散到密实的堆积范围.通过控制自由下落阶段的杨氏模量、摩擦系数、缓慢膨胀阶段的摩擦系数这三个变量来控制堆积的孔隙率和计算效率.

关键词：球床型氟盐冷却高温堆、燃料球、堆积算法、离散元法

所属期刊栏目：40

分类号：TL339(核反应堆工程)

资助基金：中国科学院战略先导科技专项No.XD02001002资助 Supported by Strategic Priority Program of Chinese Academy of Sciences XD02001002

在线出版日期：2017-04-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：58-64