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摘要
热管冷却反应堆作为能量密度高、适应能力强的核电源系统，能在空间、深海探索等任务中发挥重要作用，因而越来越受到各国重视。由于热管堆堆芯具有较强的固态属性以及高温特性，热膨胀和热应力效应十分显著，需要考虑核热力的耦合作用。为了研究一种典型热管冷却反应堆——静默式海洋热管冷却反应堆（Nuclear Silence ThermoElectric Reactor,NUSTER）堆芯的热工力学性能，以及评估该反应堆在典型工况和瞬态事故下的安全性能，基于有限元软件ANSYS的FLUENT和MECHANICAL模块对堆芯分别进行稳态与反应性引入事故工况下的核热力耦合计算，获得温度与应力场分布。通过将堆芯各组件的温度峰值、应力峰值与对应的材料熔点、材料屈服强度进行比较，对堆芯设计进行安全性评估。结果表明：稳态和事故工况下的NUSTER堆芯均能在安全限制范围内正常运行，事故下各组件温度有200 K以上的安全裕度，各组件应力有150 MPa以上的安全裕度，堆芯设计安全得到验证。
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