载气压力对空心玻璃微球炉内成球过程的影响

为实现惯性约束聚变(ICF)靶用高品质空心玻璃微球(HGM)的干凝胶法制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了载气压力对干凝胶粒子炉内成球过程及最终HGM品质的影响。结果表明,随着载气压力的降低,HGM的直径增大、壁厚变薄。降低载气压力虽有利于延长液态空心玻璃微球的精炼时间,但载气与液态空心玻璃微球之间的传热能力也显著降低。因此,HGM的精炼程度随着载气压力的降低而下降,当载气压力低于0.5×105Pa时,HGM的精炼程度不能满足ICF制靶的要求。     

炉内成球法制备SiC空心陶瓷微球

采用干凝胶法,以聚碳硅烷（PCS）为原料,通过炉内成球技术制备了SiC空心陶瓷微球。并利用TG、IR、SEM、XRD等方法对陶瓷微球进行了成键结构、表面形貌等分析,讨论了有机聚合物的陶瓷化过程机理。结果表明,干凝胶成球技术能利用经纯化处理的聚碳硅烷在500~600 ℃下得到SiC空心陶瓷微球,采用乙醇作为发泡剂可使PCS凝胶粒子得到良好发泡效果,提高载气中氦气含量至50%~80%可提高干凝胶粒子在吸热阶段的升温速率,微球经辐照后在850 ℃下碳化生成以β-SiC为主要相结构的球壳,球壳具有较好的表面平整度。     

液滴法制备空心玻璃微球的过程分析

将液滴法制备空心玻璃微球（HGM）的过程划分为液滴的形成、凝胶球壳的形成与干燥、干凝胶球壳的熔炼等阶段,分析了各阶段的物理过程,提出了控制液滴大小、初始速度和液滴中玻璃形成物含量的定量方法,阐述了炉体轴向温度分布、抽气速率和吹扫气体组成对形成HGM的影响。     

液滴法成球过程模拟计算软件

根据液滴法制备空心玻璃微球的成球过程数学模型,用Delphi 5.0计算机语言编写了对应的模拟计算软件.该软件能够模拟计算成球过程中液滴/球壳的大小、下落速率、下落时间、壁厚、内气压等参数及其随操作条件改变的定量变化.初步实验表明:模拟计算结果与实验结果基本符合.     

液滴法成球过程模拟计算软件

根据液滴法制备空心玻璃微球的成球过程数学模型，用Delphi5.0计算机语言编写了对应的模拟计算软件。该软件能够模拟计算成球过程中液滴／球壳的大小、下落速率、下落时间、壁厚、内气压等参数及其随操作条件改变的定量变化。初步实验表明：模拟计算结果与实验结果基本符合。     

预处理温度对聚碳硅烷粒子炉内成球性的影响

本文以聚碳硅烷(PCS)为原料,采用炉内成球技术制备直径200~400μm、壁厚3~5μm的SiC空心微球,探讨微球制备的最佳条件,并在此基础上研究不同预处理温度对PCS成球产率及品质的影响。结果表明,炉内载气温度为500℃、He与Ar比例为3∶1时PCS的成球产率较高,且微球的球形度、同心度、表面光洁度均最好。此外,由于预处理过程去除了PCS中的低分子量聚碳硅烷和其他小分子,同时使其聚合度升高,提高了PCS的热稳定性和陶瓷化产率。因此,在最佳炉内成球条件下,PCS的成球率随预处理温度的升高而升高,所得微球的表面粗糙度却随之降低。经350℃预处理后的PCS粒子成球率最高,且微球的球形度和表面质量最佳。     

薄壁玻璃微球制备工艺

叙述了玻璃溶液浓度,发泡剂加入量,液滴炉各温区温度和抽气速度等因素对制备空心玻璃微球壁厚的影响,确定了制备１μｍ以下超薄壁空心玻璃微球的工艺条件。     

载气与玻璃微球间热传递系数的影响因素

为实现干凝胶法制备空心玻璃微球工艺中载气与微球间传热过程的有效控制,建立了载气与微球之间综合热传递系数的计算模型,研究了载气环境参数(组分、温度和压力)和微球几何参数(直径和壁厚)对热传递系数的影响。结果表明:在常用的工艺参数范围内,热传递系数对载气温度、压力以及微球壁厚的变化不敏感,但热传递系数随微球直径的增大显著降低、随载气中氦气含量的提高而显著增加,且这种递减趋势随载气中氦气含量的增加而趋于显著。     

壁厚1μm以下薄壁空心玻璃微球制备工艺研究

叙述了采用液滴法制备壁厚1μm以下薄壁空心玻璃微球生产工艺。系统地研究了玻璃溶液配方、玻璃溶液浓度、发泡剂的加入量、液滴炉各温区温度、抽气速度等因素的变化对生产空心玻璃球壳壁厚及直径的影响,确定了生产1μm以下超薄壁空心玻璃球壳的工艺条件。采用该工艺,首次成功地生产出直径φ150～250μm,壁厚小于1μm的空心玻璃球壳,微球表面光洁度及同心度都能较好地满足物理实验要求。     

聚合物空心微球密度匹配法制备工艺研究

以聚苯乙烯（PS）为成球材料,研究了聚合物空心微球密度匹配法制备工艺中的油相（O相）有机溶剂各及配比、O相固化温度及时间、各相溶液中固体颗粒杂质、球内封装水（W1相）的置换等因素对产品微球质量的影响。制得了直径100－500μm、壁厚2－20μm、球形度≥99％、同心度相对偏差≤5％、表面粗糙度≤20nm的PS空心微球。     

基于高斯克里金代理模型对模拟高放废液煅烧产物性能影响因素的研究北大核心CSCD

高放废液煅烧产物是两步法冷坩埚玻璃固化工艺中间过程产物,其性能(如:煅烧产物含水率和堆积密度、脱硝率等)对于整体系统工艺控制和玻璃产品质量有较为重要的影响。通常影响煅烧产物性能的因素包括:回转煅烧炉加热温度、炉体倾角(倾角)、炉体转速(转速)、模拟废液组分等。为了获得不同煅烧产物影响因素对其性能影响程度,采用高斯克里金代理模型对燃耗33 GW·d/t(以U计,下同)和45 GW·d/t乏燃料模拟高放废液在台架开展的转形工艺试验数据进行影响因素计算和分析,结果显示:该试验条件下,煅烧产物堆积密度的影响因素排序是模拟废液组分>倾角>转速;含水率主要影响因素排序是倾角>模拟废液组分>转速等。同时,采用建立的代理模型对高放废液转形试验四种加热温度、五种倾角和两种模拟废液组分产生的煅烧产物含水率和堆积密度进行预测,显示前两区加热温度在540~680℃、炉体倾角为3%作为试验参数对于煅烧产物性能较为合适。由此,通过代理模型方法用于辨识煅烧产物性能影响因素的研究分析方法可为工艺优化过程提供基础数据和技术支撑。     

煅烧条件对模拟高放废液煅烧产物物理化学性质的影响

模拟高放废液在回转煅烧过程中容易粘壁,影响其及时输送。为了实现转形工艺和固化工艺的顺利衔接,需要通过改变工艺条件来使煅烧产物顺利出料。同时煅烧条件的变化会导致煅烧产物物理化学性质发生变化。采用动力堆燃耗45 GWd/t（以U计）乏燃料后处理产生的模拟高放废液,研究了不同温度、不同转速条件下煅烧产物的粒径分布、含水量、振实密度、脱硝率等物理化学性质,研究结果显示：升高煅烧温度可以使煅烧产物粒径更加均匀,当煅烧温度在600～700 ℃、转速在15～20 r/min时,煅烧产物的含水率小于2%,振实密度在1.7 g/cm³左右,脱硝率能达到99%以上,煅烧过程中的粘壁现象较少,能实现煅烧过程中的顺利出料。     

Numerical simulation of the transient temperature distribution inside a close-packed array of cylindrical tubes during heating and cooling under high vacuum

The metallurgical processing of zircaloy for reactor fuel pin cladding requires the annealing of loads, each consisting of an array of tubes in a high-vacuum furnace. A knowledge of the transient temperature distribution in the load during the heating and cooling periods is of interest for the design of the furnace, the design of each load on account of the final yield of the furnace, and the metallurgical control of the process. A general mathematical model was devised, and is presented here, for the numerical simulation of heat transfer by radiation and conduction. The model was used to simulate the behaviour of loads consisting of a close-packed array of cylindrical tubes of two different diameters and wall thicknesses, and in one case with two different surface emissivities. The following processes were simulated: heating from an initial to a final temperature; pre-heating from an initial to an intermediate temperature; final heating from the intermediate to the final temperature, and cooling of the load. Numerous numerical results are presented and discussed in depth in order to get physical insight into the problem, and rules are formulated which are of great value to the engineer and the metallurgist.     

不完全燃烧焚烧灰的微波处理初步研究北大核心CSCD

由于工艺、设备、投料等变化,焚烧灰存在不完全燃烧现象,因而不满足后续处理要求,存在安全隐患。通过使用微波灰化炉对不完全燃烧焚烧灰以及较完全燃烧焚烧灰进行加热,对加热前后焚烧灰进行减重量、减重率及组分等一系列测试,研究微波加热对焚烧灰处理的可行性以及作用原理,并初步探索微波处理的工艺条件。结果表明,微波加热处理焚烧灰具有可行性,可达到与传统马弗炉同样的效果。微波处理焚烧灰的性能与加热功率、加热时间和处理量有关。加热功率和加热时间决定了微波处理焚烧灰的效率,而处理量决定了微波处理焚烧灰的能力。     

Effect of heating and cooling rate on the kinetics of allotropic phase changes in uranium: A differential scanning calorimetry study

The kinetic aspects of allotropic phase changes in uranium are studied as a function of heating/cooling rate in the range 10⁰-10² K min⁻¹ by isochronal differential scanning calorimetry. The transformation arrest temperatures revealed a remarkable degree of sensitivity to variations of heating and cooling rate, and this is especially more so for the transformation finish (T_f) temperatures. The results obtained for the α → β and β → γ transformations during heating confirm to the standard Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami (KJMA) model for a nucleation and growth mediated process. The apparent activation energy Q_eff for the overall transformation showed a mild increase with increasing heating rate. In fact, the heating rate normalised Arrhenius rate constant, k/β reveals a smooth power law decay with increasing heating rate (β). For the α → β phase change, the observed DSC peak profile for slower heating rates contained a distinct shoulder like feature, which however is absent in the corresponding profiles found for higher heating rates. The kinetics of γ → β phase change on the other hand, is best described by the two-parameter Koistinen-Marburger empirical relation for the martensitic transformation.     

热循环吸附法分离氕、氘的研究

对热循环吸附法(TCAP)全回流模式和生产模式下的氕 氘分离实验进行了研究。全回流模式下，主要考核了初始进料比、冷/热循环温度、进料位置对分离效果的影响。结果表明，原料气体从分离柱中部进料时，初始进料比相对越大，冷/热循环温差越大，分离效果越好；而从回流柱进料时，分离效果相对更好。在几组实验中，回流柱初始进料为90%、冷/热循环温度分别为56 ℃/290 ℃的一组效果最好。生产模式下，由于分离柱中气阻较大，有可能影响氕、氘的分离效果，这部分实验还有待继续进行。     

蒸汽爆炸粗混合阶段冷液中高温球传热阻力耦合特性的实验研究

采用蒸发电力模型,设计了高温颗粒同水相互作用的实验装置,进行了一系列单个,多个粒子在不同温度,不同入水初速度和不同冷液过冷度情况下的系列阻力实验,初步实验分析表明,高温颗粒在刚刚穿过冷液表面的下沉速度明显低于冷态颗粒的速度,实验值与蒸发曳力模型计算值符合较好.