响应面方法计算HTR-10余热排出系统物理过程的失效概率

在核电站安全研究中，概率安全评价方法已经得到了广泛的应用.但是对于采用非能动设计的核电站系统，其可靠性分析的研究还处于初级阶段.非能动系统的失效不但要考虑常规可靠性分析中考虑的设备失效，还要考虑物理过程的失效.物理过程失效概率的计算方法和能动系统可靠性分析方法完全不同.本文给出物理过程失效的数学描述，介绍了一次二阶矩法、响应面方法，并且应用响应面方法计算了清华大学核能技术设计研究院10MW高温气冷实验堆(HTR-10)余热排出系统失效概率的近似值. 关键词： 概率安全评价 非能动系统 可靠性 响应面     

考虑溅射损失的RF共振法离子引出和收集

采用PIC-MCC方法研究了AVLIS工程中一维RF共振法离子引出和收集过程，重点研究离子在收 集板上造成的溅射损失以及离子的收集效率.模拟结果表明，RF共振法与平行板静电场法相 比，引出时间较短，碰撞损失和溅射损失较低，收集率较高；增加引出电压，可以缩短引出 时间，降低碰撞损失，但是增加了溅射损失，使得收集率降低；增大磁场强度，使碰撞损失 降低，溅射损失增加，收集率降低. 关键词： AVLIS PIC-MCC 离子引出 溅射     

第一性原理研究单层Ge2X4S2(X=P,As)的热电性能

单层Ge₂X₄S₂(X=P, As)是最近预测的一种二维层状材料,它们不仅拥有高的光吸收系数,同时还有较高的载流子迁移率,这意味着它们在光电和热电领域可能有较好的应用前景.本文通过第一性原理和玻尔兹曼输运理论系统地研究了这两种材料的热电性质.结果表明,单层Ge₂P₄S₂和Ge₂As₄S₂在室温下展现较低的晶格热导率,沿armchair方向分别为3.93 W·m^-1·K^-1和3.19 W·m^-1·K^-1, zigzag方向分别为4.38 W·m^-1·K^-1和3.79 W·m^-1·K^-1,这主要是由低的声子群速度、大的格林艾森参数以及小的声子弛豫时间造成的.基于HSE06泛函计算出的能带结构表明单层Ge₂     

SiC晶界薄膜的变电荷分子动力学模拟

基于迭代变电荷方法,用分子动力学模拟了SiC中的晶界薄膜．从原子尺度上模拟了不同的晶界薄膜的结构．观察到了晶粒与晶界薄膜间的电荷转移并且晶界薄膜的厚度与电荷转移有关．该结果提供了晶界存在空间电荷的直接证据,并证明静电作用与晶界薄膜的平衡厚度密切相关． 关键词： 分子动力学 变电荷 晶界薄膜     

离子辐照对磷烯热导率的影响及其机制分析

通过离子辐照产生缺陷,可以非常有效地调控磷烯诸多物理性质.本文应用分子动力学方法模拟离子辐照磷烯的过程,给出了缺陷的形成概率与入射离子能量、离子种类以及离子入射角度之间的关系,并且应用非平衡态分子动力学计算辐照后磷烯热导率的变化.以缺陷形成概率为切入点,系统地研究了辐照离子的能量、辐照剂量、离子的种类以及离子的入射角度对磷烯热导率的影响.应用晶格动力学方法研究了空位缺陷对磷烯声子参与率的影响,并计算了声子局域模式的空间分布.基于量子微扰和键弛豫理论,指出空位缺陷明显降低磷烯热导率的最重要物理机制是空位缺陷附近的低配位原子对声子强烈散射.本文研究可为缺陷工程调控磷烯的热输运性质提供理论参考.     

Thermal conductivity of carbon nanotube superlattices:Comparative study with defective carbon nanotubes

We use molecular dynamics simulation to calculate the thermal conductivities of(5, 5) carbon nanotube superlattices(CNTSLs) and defective carbon nanotubes(DCNTs), where CNTSLs and DCNTs have the same size. It is found that the thermal conductivity of DCNT is lower than that of CNTSL at the same concentration of Stone–Wales(SW) defects. We perform the analysis of heat current autocorrelation functions and observe the phonon coherent resonance in CNTSLs, but do not observe the same effect in DCNTs. The phonon vibrational eigen-mode analysis reveals that all modes of phonons are strongly localized by SW defects. The degree of localization of CNTSLs is lower than that of DCNTs, because the phonon coherent resonance results in the phonon tunneling effect in the longitudinal phonon mode. The results are helpful in understanding and tuning the thermal conductivity of carbon nanotubes by defect engineering.     

Enhanced thermoelectric properties in two-dimensional monolayer Si2BN by adsorbing halogen atoms

Using the first principles calculation and Boltzmann transport theory, we study the thermoelectric properties of Si2BNadsorbing halogen atoms (Si2BN-4X, X = F, Cl, Br, and I). The results show that the adsorption of halogen atoms cansignificantly regulate the energy band structure and lattice thermal conductivity of Si2BN. Among them, Si2BN-4I has thebest thermoelectric performance, the figure of merit can reach 0.50 K at 300 K, which is about 16 times greater than that ofSi2BN. This is because the adsorption of iodine atoms not only significantly increases the Seebeck coefficient due to banddegeneracy, but also rapidly reduces the phonon thermal conductivity by enhancing phonon scattering. Our work proves theapplication potential of Si2BN-based crystals in the field of thermoelectricity and the effective method for metal crystals toopen bandgaps by adsorbing halogens.     

质子对BaTiO3薄膜辐照损伤的计算机模拟

本文先应用分子动力学模拟BaTiO₃体系在初级击出原子(primary knock-on atom, PKA)轰击下缺陷产生和复合的动力学过程, 模拟结果表明：PKA的方向和能量对缺陷数目有重要影响, 并计算了Ba, O和Ti原子的平均位移阈能分别为69 eV, 51 eV和123 eV, 远大于SRIM程序默认的位移阈能25 eV. 然后应用蒙特卡罗软件包SRIM, 模拟质子在BaTiO₃薄膜中的能量损失过程, 比较位移阈能对模拟结果的影响, 分析质子能量和入射角度对空位数量以及分布的影响. 结果表明空位数量随着质子能量增加而增加, 增加的速率随能量的增加是降低的;当入射角度大于60°, 空位数量随入射角增大而明显减少.     

全固态锂离子电池内部热输运研究前沿

本文简要阐述了全固态锂离子电池的特点及其内部热输运研究的意义.介绍并总结了国内外与正极材料、负极材料、固态电解质,以及电极与电解质界面热输运性质相关的实验和理论工作.针对脱嵌锂过程对电极材料热导率的影响机理尚不明确,非晶态转变对电极材料热输运研究的挑战,界面热输运模型与方法不足等问题,系统梳理了全固态锂离子电池内部热输运的重要前沿科学问题.     

分子动力学模拟Gd原子在Cu(110)表面的扩散过程

为了分析Gd吸附原子在Cu(110)表面的扩散机理，用分子动力学对该扩散过程进行模拟.模拟 结果表明在［1 1 0］方向Gd原子通过跳跃机理扩散，而且多步跳跃频率很高.而在［0 0 1］方向则通过交换机理扩散.吸附原子在［1 1 0］方向的扩散能力要比［0 0 1］ 方向强.通过对扩散频率的拟合，发现两种扩散机理都符合Arrhenius公式，从而确定了跳跃 机理的扩散势垒为0.097eV，交换机理的扩散势垒为0.33eV.另外还用能量弛豫的方法确定了 跳跃机理的扩散势垒. 关键词： 分子动力学 表面扩散 跳跃机理 交换机理 扩散势垒