小型核热推进反应堆概念设计

摘要

与化学推进相比,核热推进具有大推力、高比冲、长寿命、可重复启动等特点.本文基于核热推进飞行器的工作特点,通过综合考虑飞行器飞行性能和反应堆内传热性能,分析了反应堆半径、高度、冷却通道直径等设计参数对飞行器飞行性能的影响规律,探究了不同设计参数之间的影响规律,获得了满足热工设计准则的反应堆设计边界,阐明了燃料表面最高温度等热工设计准则对堆芯尺寸、推力和比冲的限制,探讨了设计参数对飞行器飞行性能的影响规律.通过综合考虑反应堆热工特性和飞行器飞行性能,本文提出了一种适用于核热推进系统的小型核反应堆概念设计.并利用蒙特卡罗程序 OpenMC评估了该设计的中子学特性.模拟结果表明,该设计在控制棒插入和拔出条件下都满足临界要求,且控制棒的插入对于反应堆功率峰因子的影响较小.