1、研究领域与学科建设

围绕核研院研发的反应堆技术，开展与反应堆相关的关键系统与设备及其相关的基础和应用研究，包括反应堆重要装备和系统相关的基础、应用基础、关键技术、装备产品的研究与开发等。

具体开展的研究方向包括：反应堆装备和系统设计研究；反应堆热工水力、传热传质、气液两相流、超临界流体流动传热研究；流固耦合、瞬变流动、气固两相流、颗粒流、气力输送研究；反应堆装备中的结构和材料力学、冲击动力学、计算力学、摩擦磨损、设备减振和缓冲、运动与过程控制技术研究；金属材料辐照力学行为、反应堆装备中的物位测量研究等。

开设有“先进型核反应堆”和“反应堆工程概论”等核能科学与工程专业研究生主修课程。每年在册博士研究生、硕士研究生和工程硕士生有20多人，主要从事先进反应堆装备及其外延的相关科学、应用基础、关键技术、装备产品的研究和开发。

10MW高温气冷堆控制棒驱动机构

2、实验室与设备

3、学术成果

（1）一体化压水堆相关技术

低干度自然循环稳定性、内置式控制棒驱动技术、两相流分析与测量、稠油热采实验技术等科研成果得到了国内外同行的认可，在我国相关行业内具有重要的影响力。

（2）高温堆控制棒系统技术及其工程验证试验平台

控制棒系统作为第一停堆系统，关系到模块式高温气冷堆核电厂的安全运行，是反应堆主回路关键设备之一，团队创新性地研制出套叠式控制棒及其驱动机构，成功应用于HTR-PM等工程中。

控制棒驱动机构热态试验

套叠式控制棒

（3）小型尖端核设备研究

针对反应性控制系统涉及的小型尖端核设备开展了系列理论和试验研究，及相应先进测试技术的研究，包括：

（1）基于光纤传感器植入的玻璃密封材料内应变测量研究

（2）耐高温无油润滑轴承设计及试验研究

（3）永磁涡流限速器阻尼特性数值分析及试验研究

（4）薄壁壳式缓冲器数值分析及试验研究

（5）电机制动特性分析及试验研究

（6）棒位测量装置试验研究

（7）电机绝缘系统试验研究

（8）控制棒系统运行诊断分析及测试平台

（9）微堆反应性控制系统设计研究。

（10）大颗粒密相输送气固流体动力学研究

（11）新结构的颗粒流试验和数值模拟研究

（12）吸收球料位测量技术和试验研究

（13）吸收球耐磨损性能检测平台和评价方法研究

（14）颗粒输运磨损的多尺度研究

（15）循环回路内大颗粒运动的定量调控研究

典型试验

颗粒流离散元研究

（4）高温气冷堆吸收球系统关键技术研究及工程验证试验

吸收球系统是高温气冷堆特有的一个系统，是气力输送技术在核反应堆工程领域的一种特殊应用，涉及机电一体化设备、气固流动和颗粒流、吸收球制备和性能评价等多个方面的综合集成，属于反应堆装备与颗粒学的学科交叉。吸收球系统的重要设备和关键技术研发，既需要颗粒学相关应用基础研究提供重要基础保障，又需要与行业内设备制造企业紧密联系。

（5）高温气冷堆燃料装卸系统关键技术及核心设备

和其他核电站需要停堆更换燃料不同，高温气冷堆可以实现反应堆在不停止工作的条件下自动完成燃料更换，在线换料的燃料装卸系统是球床式高温气冷堆具有固有安全性的核心技术之一。

燃料装卸系统的技术解决方案满足了对高压氦气气力输送、氦气密封传动、氦气条件下转动机械无油润滑、系统在线检修等方面的要求。突破了氦气密闭空间的全密封精准传动技术、强辐照条件下耐高温无油润滑轴承技术、高可靠性堆芯卸料装置与技术、高兼容性碎球分选装置与技术、高雷诺数气力输送技术、球流管路在线疏治技术与设备、单通过球阻流技术与设备等一系列关键技术和设备。

高温气冷堆示范工程燃料装卸系统

（6）高温气冷堆新燃料供应系统研制

高温气冷堆新燃料供应系统承担新燃料元件在核电厂内的贮存以及通过燃料装卸系统向堆芯供应，同时具有新燃料元件管理功能。

高温气冷堆示范工程新燃料供应系统

（7）高温气冷堆乏燃料贮罐及成套设备

乏燃料贮罐要求高可靠、经济可行和长寿命。贮罐的设计考虑了吊装跌落事故对安全的影响，考虑了多种工况的跌落工况进行分析和试验。在计算分析的基础上，完成了贮罐跌落试验设施的设计和建设。通过跌落试验，验证了跌落事故后贮罐包容边界的完好性，在此基础上完成了贮罐的设计定型。

高温堆采用连续换料方式，要定期将装满乏燃料的贮罐转移并吊装到竖井内贮存，为此研制乏燃料贮罐的成套设备：地车及屏蔽罩成套装备，可以实现贮罐的转移、辐射屏蔽、贮罐吊装、井盖吊装、以及余热排出等功能。该设备的主要运动部件都设有冗余或可手动操作，以实现快速修复。在完成整体设计后，完成了设备的采购安装和工程应用。

乏燃料贮罐产品

乏燃料贮罐操作设备

（8）高温气冷堆乏燃料管内输送与贮罐装料装置

示范工程采用连续换料方式，乏燃料元件通过管道输送到贮罐内贮存，贮罐放置在移动式屏蔽罩内，装料管与贮罐需要对接。通过该装置和相关球路设备，可实现堆芯燃料排空和重新装回堆芯的功能。

（9）高温气冷堆乏燃料干式竖井贮存技术及设备

高温堆乏燃料采用干式竖井贮存技术，是实现高温堆乏燃料贮存固有安全的重要保证。竖井设备包括热屏筒、导轨和井盖等，其设计要求高度可靠、经济可行、便于安装和长寿命。

乏燃料贮存竖井阵列

乏燃料贮存竖井

4、联系我们

吴彬	wu-bin(at)tsinghua.edu.cn
闫贺	yanhe(at)tsinghua.edu.cn
最近更新：2024-05