CN108897950B - 一种堆芯熔化收集器的优化设计方法 - Google Patents

一种堆芯熔化收集器的优化设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上均匀地取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。本发明通过简化的建模，大大减少了DEM建模计算的所需时间，并且保证了计算精度，减小了计算参数的确定难度，定义的不均匀度为堆芯熔化收集器设计的优化提供了依据。

Description

一种堆芯熔化收集器的优化设计方法
技术领域
本发明属于核反应堆安全设施设计技术领域，具体涉及一种堆芯熔化收集器的优化设计方法。
背景技术
堆芯解体事故是钠冷快堆中一种超设计基准事故，在堆芯熔化解体后，其正下方是钠冷快堆反应堆主容器的底部，一般在堆芯下方，反应堆主容器上方安装堆芯熔化收集器，来保证在发生堆芯解体事故后主容器的完整性。
目前，钠冷快堆中堆芯熔化收集器的主要结构包括托盘，通道，通道顶盖和支撑架。其中的托盘是固定在支撑架上的，托盘上固定有数目不定的通道，中央通道位于托盘和支撑架的中轴线位置上，而且穿过托盘。通道的顶部有通道顶盖，通道顶盖是由3个或3个以上的等腰三角形金属片组成，或者呈圆锥形。通道顶盖朝各个方向向下倾斜，这样可以有效避免任务掉落时向一个方向堆积，一定程度避免二次临界的发生。中央通道周围均匀分布着若干周围通道，通道的结构与中央通道结构类似，尺寸相同。托盘包括托盘底板和托盘圆筒，托盘圆筒位于托盘底板的边缘。托盘由中央向四周有小角度的倾斜以便熔融物散开。中央通道可以流通冷却剂钠，以保证钠的自然对流冷却熔融物。
但是在该堆芯熔化收集器的结构与尺寸设计过程中存在难度。结构方面，如托盘上方周围通道的个数，位置等参数难以确定。尺寸方面，如中央通道和周围通道的直径，高度；各个通道顶盖的高度，倾角；托盘底板的直径，以及圆筒高度的确定也没有评价依据，很难获得对于反应堆来说最优的堆芯熔化收集器设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。
本发明采用以下技术方案：
一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上均匀地取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。
具体的，包括以下步骤：
S1、根据现有堆芯熔化收集器结构以及尺寸，通过对收集器结构的简化，建立1:1的计算模型；
S2、采用三维的离散要素法DEM对底面托盘、通道以及通道顶盖的45°进行计算，模型的侧边设置为对称边界，熔融物与之发生碰撞后返回，采用对称边界进行计算；
S3、对于每种工况的结果，在径向方向上均匀选取至少10个样本点；
S4、定义无量纲的不均匀度σ，量化不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响；
S5、通过计算不同堆芯熔化收集器结构和尺寸下的σ，得出最优的堆芯熔化收集器设计。
进一步的，步骤S1中，托盘顶盖为一个圆锥形顶盖，倾角与实际保持相同，顶盖直径与通道顶盖的宽度一致，取托盘的八分之一进行建模，通道与通道顶盖的高度和半径采用实际收集器的高度和半径，模型的托盘底板保持了中间高，边缘低的1°倾角，托盘圆筒实际高度相同。
更进一步的，设熔融物为圆柱形，熔融物的直径为300mm，高度为80mm，计算工况选取熔融物从1500mm处掉落的情况，并且掉落位置处于堆芯熔化收集器的中心位置，选取堆芯熔化收集器的5°进行计算，模型共由325200个熔融物粒子和17960个堆芯熔化收集器粒子组成，熔融物粒子直径为1mm，密度取不锈钢与燃料的平均密度，即9739.3Kg/m3，此时熔融物的掉落量约为1盒燃料的总质量。
进一步的，步骤S2中，离散要素法DEM计算具体为：
在DEM计算模型中，根据牛顿第二定律求解每个颗粒的平移和旋转运动，搜索邻域粒子并判断粒子接触，计算粒子重合长度，采用线性的弹簧-阻尼模型计算颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力，计算法向刚度系数kn和阻尼系数cn，切向的刚度系数ks和粘性系数cs，计算颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力后，更新该时间步长的受力更新粒子的速度，位置以及角速度，然后进入下一时间步计算。
更进一步的，颗粒i的平移和角速度计算如下：
Figure GDA0002406374660000031
Figure GDA0002406374660000032
其中，vi，ωi，mi和Ii分别是颗粒i的平移和角速度，质量和惯量，Fi和Ti是作用在颗粒i上的合力和力矩；
对颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力采用线性的弹簧-阻尼模型计算得到：
Figure GDA0002406374660000033
Figure GDA0002406374660000034
其中，
Figure GDA0002406374660000035
是颗粒之间的接触力，
Figure GDA0002406374660000036
为颗粒与固体表面之间的接触力，δ是颗粒之间接触点处的相对位移，k，c，μ分别是刚度，阻尼和摩擦系数，下标n和s分别代表法向和切向方向；
法向刚度系数kn和阻尼系数cn的计算如下：
Figure GDA0002406374660000041
Figure GDA0002406374660000042
其中，m*是颗粒i和j的等效质量，
Figure GDA0002406374660000043
和
Figure GDA0002406374660000044
分别是无量纲的刚度和阻尼修正系数，Δt是时间步长，需满足
Figure GDA0002406374660000045
切向的刚度系数ks和粘性系数cs，通过以下关系式得到：
Figure GDA0002406374660000046
Figure GDA0002406374660000047
其中，ν是泊松比；
颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力计算如下：
Figure GDA0002406374660000048
Figure GDA0002406374660000049
Figure GDA00024063746600000410
其中，Cd是曳力系数，dp是颗粒直径，ρp是颗粒密度，v是颗粒的速度，g是重力加速度。
更进一步的，把刚度系数和阻尼修正系数以及时间步长作为输入计算参数，其取值经过与参照实验数据对比进行优化，具体如下：
首先结合硬件平台配置参数，在考虑计算精度和计算效率之后，把时间步长取为10×10-6s；
然后通过计算单一弹性颗粒自由落下后的回弹高度来确定刚度修正系数
Figure GDA00024063746600000411
得到弹性小球自由下落过程；
最后，通过控制颗粒之间的重叠小于颗粒直径的1％，确定粘性修正系数
Figure GDA0002406374660000051
进一步的，步骤S4中，不均匀度σ越大，表示不同位置的熔融物高度偏离平均高度越多，熔融物分布越不均匀；σ越接近于0，表示不同位置的熔融物高度越接近平均高度，熔融物分布越均匀，则堆芯熔化收集器设计越合理。
更进一步的，不均匀度σ为：
Figure GDA0002406374660000052
其中，h为碎片床不同位置的高度。
进一步的，步骤S5中，针对不同的堆芯熔化收集器结构尺寸对于熔融物碎片床的形成影响进行研究，包括各个通道个数，相对位置，通道顶盖的倾角，通道顶盖的半径大小以及通道的半径，高度大小因素，分别模拟对于相同的熔融物，不同结构，尺寸下的碎片床形成情况，计算对应的熔融物不均匀度，堆积的平均高度，以及最大厚度，最后得到优化的示范快堆堆芯熔化收集器的结构设计。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上均匀地取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响，得到的不均匀度σ则可以作为该组设计优劣评价的依据，比较多组设计的σ，则可以得到最优的堆芯熔化收集器设计。
进一步的，根据实际的堆芯熔化收集器结构以及尺寸，通过对收集器结构的简化，建立1:1的三维计算模型，计算结果更接近于实际。
进一步的，对底面托盘、通道以及通道顶盖的45°进行计算，模型的侧边设置为对称边界，熔融物与之发生碰撞后返回，采用对称边界进行计算，大大减少了所需的计算资源和计算时间。
进一步的，采用
Figure GDA0002406374660000061
和
Figure GDA0002406374660000062
这2个系数取代了传统的DEM四参数(即kn，ks，cn和cs)，大大减小了计算参数的确定难度，并且通过预先设定时间步长的计算值，能在保证计算效率的前提下提高计算精度。
进一步的，不均匀度σ，量化了不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响。
进一步的，通过计算不同堆芯熔化收集器结构和尺寸下的σ，为堆芯熔化收集器设计的优化提供了依据。
综上所述，本发明通过简化的建模，大大减少了DEM建模计算的所需时间，并且保证了计算精度，减小了计算参数的确定难度，定义的不均匀度为堆芯熔化收集器设计的优化提供了依据。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为堆芯熔化收集器示意图；
图2为堆芯熔化收集器计算模型；
图3为堆芯熔化收集器模型俯视图；
图4为本发明流程图；
图5为DEM程序计算结果图，其中，(a)为6s的计算结果，(b)为19s的计算结果；
图6为熔融物在收集器托盘上的轮廓图。
具体实施方式
请参阅图4，本发明一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上均匀地取至少10个样本点，定义了无量纲的不均匀度σ，来量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。具体步骤如下：
S1、根据现有的堆芯熔化收集器结构以及尺寸，通过对收集器结构的简化，建立1:1的计算模型；
请参阅图1和图2，为了便于建模和简化，将托盘顶盖看作一个圆锥形顶盖，倾角与实际保持相同。顶盖直径与通道顶盖的宽度一致，由于堆芯熔化收集器具有中心对称结构，取托盘的八分之一进行建模，从图3的模型俯视图可以看到选取了从一周围通道的中心到两通道中心位置的45°托盘，侧面边界采用对称边界，这样计算就可以覆盖整个堆芯熔化收集器。
对于通道与通道顶盖的高度和半径，均采用实际收集器的高度。模型的托盘底板保持了中间高，边缘低的1°倾角，托盘圆筒也与实际高度相同。计算工况选取熔融物从1500mm处掉落的情况，并且掉落位置处于堆芯熔化收集器的中心位置。假设为圆柱形熔融物，熔融物的直径为300mm，高度为80mm。由于中心处具有对称性，为了减少粒子计算量，选取堆芯熔化收集器的5°进行计算。模型共由325200个熔融物粒子和17960个堆芯熔化收集器粒子组成，熔融物粒子直径为1mm，密度取不锈钢与燃料的平均密度，即9739.3Kg/m3。此时熔融物的掉落量约为1盒燃料的总质量。
S2、采用三维的离散要素法DEM(Discrete element method)，对底面托盘、通道以及通道顶盖的45°进行计算，模型的侧边设置为对称边界，熔融物与之发生碰撞后返回，采用对称边界进行计算，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器；
在DEM计算模型中，每个颗粒的平移和旋转运动根据牛顿第二定律通过求解下式：
Figure GDA0002406374660000071
Figure GDA0002406374660000072
其中，vi，ωi，mi和Ii分别是颗粒i的平移和角速度，质量和惯量。
Fi和Ti是作用在颗粒i上的合力和力矩，分别采用下式求解得到：
Figure GDA0002406374660000081
Figure GDA0002406374660000082
其中，
Figure GDA0002406374660000083
分别是颗粒i和j之间法向和切向接触力；Fbuoy,i，Fdrag,i和Fg,i分别是作用在颗粒i上的浮力，曳力和重力。
Figure GDA0002406374660000084
是颗粒i和j之间由于弹性滞后损失和粘性耗散导致滚动摩擦力矩，Ri是颗粒i的半径。
对颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力采用线性的弹簧-阻尼模型计算得到：
Figure GDA0002406374660000085
Figure GDA0002406374660000086
其中，F是颗粒之间的接触力，δ是颗粒之间接触点处的相对位移，k，c，μ分别是刚度，阻尼和摩擦系数，下标n和s分别代表法向和切向方向。
法向刚度系数kn和阻尼系数cn的求解：
Figure GDA0002406374660000087
Figure GDA0002406374660000088
其中，m*是颗粒i和j的等效质量，通过
Figure GDA0002406374660000089
计算得到，
Figure GDA00024063746600000810
和
Figure GDA00024063746600000811
分别是无量纲的刚度和阻尼修正系数，Δt是时间步长，必须满足
Figure GDA00024063746600000812
DEM计算中时间步长实际控制计算的精度。
计算时把刚度和阻尼修正系数以及时间步长作为输入计算参数，其取值经过与参照实验数据对比进行了优化，具体如下：
首先，结合使用的硬件平台配置参数，在综合考虑了计算精度和计算效率之后，把时间步长取为10×10-6s；
然后通过计算单一弹性颗粒自由落下后的回弹高度来确定刚度修正系数
Figure GDA0002406374660000091
得到合理的弹性小球自由下落过程；
最后，通过控制颗粒之间的重叠小于颗粒直径的1％，确定粘性修正系数
Figure GDA0002406374660000092
切向的刚度系数ks和粘性系数cs，通过以下关系式得到：
Figure GDA0002406374660000093
Figure GDA0002406374660000094
其中，ν是泊松比。
采用
Figure GDA0002406374660000095
和
Figure GDA0002406374660000096
这2个系数取代了传统的DEM四参数(即kn，ks，cn和cs)，大大减小了计算参数的确定难度，并且通过预先设定时间步长的计算值，能在保证计算效率的前提下提高计算精度。
除了DEM模型之外，颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力通过下式计算得到：
Figure GDA0002406374660000097
Figure GDA0002406374660000098
Figure GDA0002406374660000099
其中，Cd是曳力系数，
雷诺数的函数为：
Figure GDA00024063746600000910
式中，dp是颗粒直径，ρp是颗粒密度，v是颗粒的速度，g是重力加速度。
S3、对于每种工况的结果，在径向方向上均匀选取至少10个样本点；
如图5所示分别为6s和19s时DEM程序的计算结果，在19s结果中，熔融物已在堆芯熔化收集器底部堆积形成碎片床。
本申请算例的样本点高度(mm)分别为：44.7969，56.3698，68.6235，80.574，75.8304，64.514，53.1976，42.1076，29.8092，18.7194。熔融物堆积不均匀度σ为0.1248。同时，熔融物的平均高度为53.45mm，堆积最大厚度为83.7123mm。
各参数计算结果如下表1所示：
不均匀度 平均高度 最大高度
0.1248 53.45mm 83.71mm
S4、定义无量纲的不均匀度σ，量化不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响；
在计算结束之后，得到熔融物在堆芯熔化收集器上各处的堆积高度，如图6所示，为了量化不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响，定义无量纲的不均匀度σ为：
Figure GDA0002406374660000101
其中，h为碎片床不同位置的高度。
不均匀度σ体现了熔融物在托盘上的分布均匀性，σ越大，表示不同位置的熔融物高度偏离平均高度越多，熔融物分布越不均匀；σ越接近于0，则表示不同位置的熔融物高度越接近平均高度，熔融物分布越均匀，则堆芯熔化收集器设计越合理。
S5、通过计算不同堆芯熔化收集器结构和尺寸下的σ，得出最优的堆芯熔化收集器设计。
针对不同的堆芯熔化收集器结构尺寸对于熔融物碎片床的形成影响进行研究，包括各个通道个数，相对位置，通道顶盖的倾角，通道顶盖的半径大小以及通道的半径，高度大小等因素。分别模拟对于相同的熔融物，不同结构，尺寸下的碎片床形成情况，计算对应的熔融物不均匀度，堆积的平均高度，以及最大厚度，最后得到优化的堆芯熔化收集器的结构设计。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，对部分的模型进行1：1的建模保证了DEM方法中的计算时间不至于过长，对侧边采用对称边界设置，这样计算就覆盖了整个堆芯熔化收集器。径向方向上均匀选取至少10个样本点，得到的不均匀度σ则可以作为该组设计优劣评价的依据，比较多组设计的σ，可以得到最优的堆芯熔化收集器设计。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响，包括以下步骤：
S1、根据现有堆芯熔化收集器结构以及尺寸，通过对收集器结构简化建立1:1的计算模型；
S2、采用三维的离散要素法DEM对底面托盘、通道以及通道顶盖的45°进行计算，模型的侧边设置为对称边界，熔融物与之发生碰撞后返回，采用对称边界进行计算，离散要素法DEM计算具体为：
在DEM计算模型中，根据牛顿第二定律求解每个颗粒的平移和旋转运动，搜索邻域粒子并判断粒子接触，计算粒子重合长度，采用线性的弹簧-阻尼模型计算颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力，计算法向刚度系数kn和阻尼系数cn，切向的刚度系数ks和粘性系数cs，计算颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力后，更新时间步长的受力更新粒子的速度，位置以及角速度，然后进入下一时间步计算；
S3、对于每种工况的结果，在径向方向上均匀选取至少10个样本点；
S4、定义无量纲的不均匀度σ，量化不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响；
S5、通过计算不同堆芯熔化收集器结构和尺寸下的σ，得出最优的堆芯熔化收集器设计。
2.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，托盘顶盖为一个圆锥形顶盖，倾角与实际保持相同，顶盖直径与通道顶盖的宽度一致，取托盘的八分之一进行建模，通道与通道顶盖的高度和半径采用实际收集器的高度和半径，模型的托盘底板保持中间高，边缘低1°倾角，托盘圆筒实际高度相同。
3.根据权利要求2所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，设熔融物为圆柱形，熔融物的直径为300mm，高度为80mm，计算工况选取熔融物从1500mm处掉落的情况，并且掉落位置处于堆芯熔化收集器的中心位置，选取堆芯熔化收集器的5°进行计算，模型共由325200个熔融物粒子和17960个堆芯熔化收集器粒子组成，熔融物粒子直径为1mm，密度取不锈钢与燃料的平均密度，熔融物的掉落量为1盒燃料的总质量。
4.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，颗粒i的平移和角速度计算如下：
Figure FDA0002406374650000021
Figure FDA0002406374650000022
其中，vi，ωi，mi和Ii分别是颗粒i的平移和角速度，质量和惯量，Fi和Ti是作用在颗粒i上的合力和力矩；
对颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力采用线性的弹簧-阻尼模型计算得到：
Figure FDA0002406374650000023
Figure FDA0002406374650000024
其中，
Figure FDA0002406374650000025
为颗粒之间接触力，
Figure FDA0002406374650000026
为颗粒与固体表面之间的接触力，δ是颗粒之间接触点处的相对位移，k，c，μ分别是刚度，阻尼和摩擦系数，下标n和s分别代表法向和切向方向；
法向刚度系数kn和阻尼系数cn的计算如下：
Figure FDA0002406374650000027
Figure FDA0002406374650000028
其中，m*是颗粒i和j的等效质量，
Figure FDA0002406374650000029
和
Figure FDA00024063746500000210
分别是无量纲的刚度和阻尼修正系数，Δt是时间步长，需满足
Figure FDA0002406374650000031
切向的刚度系数ks和粘性系数cs，通过以下关系式得到：
Figure FDA0002406374650000032
Figure FDA0002406374650000033
其中，ν是泊松比；
颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力计算如下：
Figure FDA0002406374650000034
Figure FDA0002406374650000035
Figure FDA0002406374650000036
其中，Cd是曳力系数，dp是颗粒直径，ρp是颗粒密度，v是颗粒的速度，g是重力加速度。
5.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，把刚度系数和阻尼修正系数以及时间步长作为输入计算参数，其取值经过与参照实验数据对比进行优化，具体如下：
首先结合硬件平台配置参数，在考虑计算精度和计算效率之后，把时间步长取为10×10-6s；
然后通过计算单一弹性颗粒自由落下后的回弹高度来确定刚度修正系数
Figure FDA0002406374650000038
得到弹性小球自由下落过程；
最后，通过控制颗粒之间的重叠小于颗粒直径的1％，确定粘性修正系数
Figure FDA0002406374650000037
6.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，步骤S4中，不均匀度σ越大，表示不同位置的熔融物高度偏离平均高度越多，熔融物分布越不均匀；σ越接近于0，表示不同位置的熔融物高度越接近平均高度，熔融物分布越均匀，则堆芯熔化收集器设计越合理。
7.根据权利要求6所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，不均匀度σ为：
Figure FDA0002406374650000041
其中，h为碎片床不同位置的高度。
8.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，步骤S5中，针对不同的堆芯熔化收集器结构尺寸对于熔融物碎片床的形成影响进行研究，包括各个通道个数，相对位置，通道顶盖的倾角，通道顶盖的半径大小以及通道的半径，高度大小因素，分别模拟对于相同的熔融物，不同结构，尺寸下的碎片床形成情况，计算对应的熔融物不均匀度，堆积的平均高度，以及最大厚度，最后得到优化的示范快堆堆芯熔化收集器的结构设计。
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