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Multi-objective optimization design methodology for nuclear thermal propulsion reactors
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AI
DOI：10.1016/j.anucene.2025.111936.png)
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摘要
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对深空探索中高性能推进系统的需求，加速了核热推进反应堆（NTPRs）设计的改进。现有NTPRs设计方法缺乏系统性和整体性。本研究提出了一种NTPRs多目标设计优化方法，旨在开发具有高推力能力、高比冲、延长服役寿命和减轻重量的核心。首先基于组件间的热相互作用构建了组件间热传递模型，随后将其与二维组件模型和核火箭飞行性能模型集成。随后提出了一种多目标参数筛选方法，结合上述模型进行耦合迭代计算并优化核心布局。最终设计满足热工程、飞行性能和中子物理的全球标准，同时最小化核心质量。还采用了开源蒙特卡罗软件OpenMC进行三维中子学计算，评估反应堆的临界性、安全性和燃耗性能。总体而言，所提出的低浓铀NTPR设计满足未来载人深空探险的要求，为该领域的进一步研究提供了有前景的方向。
Keyword:
Nuclear thermal propulsion
Multi-objective parameter screening method
Optimized design
Monte Carlo software
Neutronic characteristics
期刊
A
IF:
2.3
论文数:
449
被引数:
1.5W
机构
引用论文
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Multi-physics coupling analysis on neutronics, thermal hydraulic and mechanics characteristics of a nuclear thermal propulsion reactor核热推进反应堆中子学、热工水力学和力学特性的多物理场耦合分析
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