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氟盐冷却球床堆堆积规律及等效导热系数的研究的任务书
任务书
题目：氟盐冷却球床堆堆积规律及等效导热系数的研究
一、研究背景
氟盐冷却球床堆是球床反应堆的一种，具有安全性高、热效率高、燃料利用率高等诸多优点，在根本改变核能利用的面貌、推动核能技术的发展方面具有重要意义。氟盐冷却球床堆的核燃料是以那克杯（TRISO）燃料微粒为基本单元组合而成的，TRISO燃料微粒由球状燃料颗粒包覆层（CP）和TRISO燃料颗粒组成，直径约为1mm。由于TRISO燃料微粒自身的安全性和耐久性优良，它对氟盐冷却剂有更好的抵抗能力，因此被广泛应用于氟盐冷却球床堆。
球床堆一般采用石墨球作为填充物，上下堆放，中间由浆液坑和管道连接，流经管道的氟盐冷却剂在石墨球的缝隙中进行自由流动，从而冷却TRISO燃料微粒并带走热量。球床的热传导主要是由填充石墨球之间的空气、氟盐冷却剂和石墨球材料本身的热传导构成。石墨球的填充密度和摆放形式等不同参数会影响氟盐冷却球床堆的传热性能，因此需要对球床堆的堆积规律和等效导热系数进行研究。
二、研究目的
本文旨在通过对氟盐冷却球床堆堆积规律和等效导热系数的研究，探讨氟盐冷却球床堆的热传导规律，并对氟盐冷却球床堆的结构进行优化，提高传热性能，为球床反应堆的设计和运行提供科学依据和理论支持。
三、研究内容和方法
（一）研究内容
1.建立氟盐冷却球床堆的堆积模型，研究不同密度下的石墨球堆积规律、填充空隙分布和球床结构参数对传热性能的影响；
2.进行球床的温度场分析，研究球床内部温度分布规律与填充密度、堆积高度等参数的关系；
3.探究不同氟盐冷却剂流速对球床传热性能的影响，分析氟盐冷却剂流动对球床内部温度分布和传热效果的影响；
4.建立氟盐冷却球床堆的等效导热系数模型，研究不同填充密度下的等效导热系数及其变化规律，探究球床结构参数与等效导热系数之间的关系。
（二）研究方法
1.利用MATLAB、CAD等软件建立球床堆积模型；
2.采用流体动力学（CFD）模拟氟盐冷却剂流动，计算氟盐冷却剂在球床内部的分布；
3.通过热传导方程对球床的温度场进行计算；
4.将模拟结果进行数据处理和验证，建立球床的等效导热系数模型。
四、进度安排
第一阶段：研究氟盐冷却球床堆的堆积规律和结构优化（3个月）
1.建立氟盐冷却球床堆的堆积模型，并考虑石墨球密度、填充空隙分布、球床结构参数等因素的影响（1个月）；
2.开展球床结构参数的优化实验，比较不同优化方案的传热效果（2个月）。
第二阶段：研究氟盐冷却球床堆的等效导热系数及其变化规律（6个月）
1.建立球床的等效导热系数模型，考虑不同填充密度和流速等参数的影响（2个月）；
2.进行实验验证，比较实验结果与模型计算结果，确定模型参数（2个月）；
3.研究等效导热系数与球床结构参数的关系（2个月）。
第三阶段：编写论文和撰写毕业设计（3个月）
1.总结研究成果，撰写论文（2个月）；
2.编写毕业设计，并进行答辩（1个月）。
五、参考文献
[1]谢力博，刘清文.氟盐冷却球床反应堆的研究进展[J].应用科学学报，2016，34(5)：590-594.
[2]刘新毅，赵琛.方形氟盐冷却球床的传热性能数值模拟[J].兵器材料科学与工程，2018，41(2)：90-94.
[3]石永奎，李海芳.散热器式氟盐冷却球床的传热分析[J].东北电力大学学报，2017，37(4)：14-18.
[4]WanJun，ZouYang，YangYongwei，等.基于相变蓄热的氟盐冷却球床堆设计[J].热科学与技术，2016，15(3)：62-72.
[5]李毅，王仪汝，齐志阳.球床反应堆关键技术研究进展[J].核动力工程，2018，39(5)：107-112。