鼓泡过滤多分散气溶胶特性的矩估计分析

池式鼓泡过滤是核电站严重事故场景以及缓解措施中一种典型的放射性气溶胶滞留过程,评估气溶胶在该条件下的去除特性对事故后期的源项评估和制定相应的缓解措施具有重要意义。针对鼓泡过滤多分散气溶胶这一背景,本文假设气溶胶的尺度分布满足对数正态分布,考虑布朗扩散、重力沉降以及惯性碰撞3种机制对气溶胶在气泡内沉降的影响,利用矩方法得到了气溶胶尺度分布的3个分布参数（N、d_pg、σ_g）与其初始值、气泡上升高度以及沉降系数之间的解析关系。通过与精确解对比,对数正态矩方法推导的解析解表现出良好的预测精度。本文得到的解析解可在不需要气溶胶尺度分布具体信息而仅需要一些初始分布参数的情况下对气溶胶的去除特性进行快速评估。     

池式鼓泡条件下气溶胶沉降效率研究

放射性气溶胶是核反应堆严重事故中最重要的产物之一,来源于固体裂变产物外漏和气体裂变产物的凝聚成核。池式鼓泡水洗是去除放射性气溶胶的有效途径,准确掌握其过滤效率,对于事故后源项控制和事故分析评价都具有重要意义。本文针对池式鼓泡条件下的气溶胶沉降特性展开深入的基础研究,借助先进的粒径谱分析技术,研究液相淹没深度、气相表观流速等参数对亚微米级气溶胶沉降效率的影响,探究气溶胶在上升气泡群内的沉降机理。本项目的研究成果可用于气溶胶沉降效率模型验证。     

ITER液态锂铅回路鼓泡柱中提取氚的理论

建立了1个描述ITER液态锂铅回路鼓泡提取器复杂的流体动力学的数学模型。模型中的等式无量纲,有合适的边界条件,依据正交搭配完成模拟计算。为更好地理解不同参数对鼓泡器性能的影响,引入许多假设,并将提取效率作为过程参数进行分析与计算。在此基础上提出了鼓泡柱提取系统的初步设计参数。     

鼓泡层内气态甲基碘的去除特性研究

以安全壳过滤排放系统对甲基碘的去除为背景,采用碱性硫代硫酸钠溶液作为吸收工质,对甲基碘气体的去除特性进行实验研究。结果表明:溶液温度、系统压力、气体流量以及液位是影响甲基碘去除效果的重要因素;溶液温度对甲基碘气体去除的影响表现出分区效应;在0~80℃范围内,随着温度的增加去除效率变化明显,化学反应过程是限制该区域去除效率的主要因素;当温度高于80℃时,去除效率对温度的变化不再敏感,传质过程成为影响效率的主要因素;系统压力和液位对去除效率的影响均表现为线性关系,压力和液位的提高能够显著改善气体吸收过程;相反,气相容积流量的增加会导致甲基碘气体吸收效率明显降低。研究中还进一步发现,入口气体浓度的变化对去除效率的影响很小。     

竖直矩形窄缝通道内单个蒸汽泡和空气泡尾流特性的对比

采用粒子图像测速仪(PIV)对绝热条件下单个蒸汽泡在矩形窄缝通道内去离子水中上升的尾流特性进行研究,分析了入口平均流速和汽泡直径对蒸汽泡最终上升速度、尾流结构以及尾流速度场的影响,并与单个空气泡进行对比。实验结果表明,绝热条件下蒸汽泡的最终上升速度与汽泡直径的对应关系和空气泡存在差异,蒸汽泡尺寸和入口平均流速对蒸汽泡尾流的影响以及尾流中最大纵向速度发生的位置与空气泡相似,无显著差异。     

金属中氦泡对背散射分析能谱的影响

分别从理论和实验上研究了钛镆中氦泡演化对离子束背散射能谱(RBS)的影响。理论分析表明能谱的展宽除了受材料的能量阻止和多重散射效果及实验系统特性的影响外,氦泡也是一个重要的影响因素。理论上,当由离子束分析给出氦泡占材料的体积分数及氦泡引起的能散时,可计算出氦泡的尺寸和密度。实验结果显示了含氦钛镆RBS谱后沿随着氦浓度和退火温度的升高逐渐展宽,表明随着氦泡尺寸和浓度的变大,离子束分析能谱也不断展宽。这使在考虑了材料中氦泡的影响后,离子束分析能真实地反映材料的性质,同时也可从离子束分析得出材料中氦泡的演化信息。     

声场驱动下泡壁运动方程的理论分析

声场驱动条件下的泡壁运动方程一直是泡动力学领域的重要研究内容。当泡壁运动方程用于预测高马赫数下的气泡振荡特性时,为满足计算精度的需求,应该充分考虑液体的可压缩性。在声场驱动条件下,本文数值研究了含二阶马赫数修正的泡壁运动方程（简称“二阶方程”）在不同马赫数条件下对气泡振荡特性重要物理量的预测。围绕声场振幅和声场频率两个物理参数,将二阶方程与一阶马赫数修正的泡壁运动方程（简称“一阶方程”）的预测结果进行深入地对比分析。研究发现,在高马赫数条件下,一阶方程和二阶方程预测的气泡半径、泡壁速度和泡壁加速度均存在较大的差异,导致二者所预测的声耗散功率和热耗散功率也存在较为明显的差异。本研究为声场驱动下的泡动力学领域提供了理论模型的选择依据。     

秦山第二核电厂鼓型滤网轮毂加固装置的研发与应用

秦山第二核电厂D302大修期间,对两台CRF鼓型滤网进行停机检修,检查时发现两台CRF鼓型滤网两侧轮毂存在不同程度的裂纹,并有进一步扩展的趋势,其中一台鼓型滤网左侧轮毂已经形成贯穿性裂纹,严重影响鼓型滤网的正常稳定运行,所以查找原因、研究对策就显得至关重要.通过分析,认为鼓型滤网轮毂的自身结构和轮毂的自身材料是导致轮毂开裂的根本原因.根据分析,有针对性地对鼓型滤网轮毂进行了修复,彻底消除了轮毂的缺陷.此项修复设计技术在秦山第二核电厂鼓型滤网轮毂上首次得到成功应用,为其他电厂及相关单位处理此种大型旋转装置的类似突发问题,提供了借鉴依据.     

He泡对镍基合金腐蚀性能的影响

为了明确辐照对熔盐环境中合金腐蚀性能的影响,采用1.2 MeV的He离子对镍基UNS N10003合金进行了剂量为5×1015ions?cm-2和5×1016ions?cm-2的辐照实验,并将未辐照和辐照后的合金置于650℃的FLiNaK熔盐中进行200 h的腐蚀实验。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合金的表面形貌、元素分布及微观结构进行了分析。结果表明:低剂量下辐照未发现对合金腐蚀有明显的影响;高剂量下辐照后,合金中产生了He泡;在熔盐中腐蚀后,合金表面出现孔洞且Cr元素大量流失。利用纳米压痕技术对高剂量下辐照的合金在熔盐环境中的硬度演化行为进行了研究。结果显示:辐照后的合金硬度为4.12 GPa,腐蚀后的合金硬度为2.65 GPa,辐照腐蚀后的合金硬度为3.16 GPa,是辐照和腐蚀综合作用的结果。     

基于3KEYMASTER平台的反应堆控制鼓特性仿真研究

为了掌握小型化特种动力反应堆中控制鼓的运行特性和控制特性,需要对其原理和各关键参数进行详细分析,并运用仿真建模技术进行具体研究。通过在先进的仿真平台中使用面向对象的模块化建模方式,建立反应堆控制鼓的仿真模型,并与反应堆堆芯系统程序和比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)控制器组成耦合系统,在反应堆稳定核功率水平下进行了反应性扰动仿真试验,准确得出了扰动后核功率、控制鼓反应性、控制鼓角度的变化趋势曲线以及扰动消除时间、功率超调量等关键数据。试验结果表明:建立的控制鼓模型完整实现了各项功能和特性,控制鼓的反应性价值和驱动机构合理可控、消除扰动的响应速度快,可有效实现反应性控制功能。     

文丘里式气泡发生器气泡碎化特性研究

熔盐堆在运行过程中须不断地去除氙等气体裂变产物。熔盐堆除气系统中气泡发生器的作用是通过向回路中注入一定量的直径为0.5 mm的小气泡,在扩散作用下吸收熔盐中的氙,最终气泡被分离出来,达到除氙的目的。在橡树岭国家实验室设计的基础上,本文为钍基熔盐研究堆设计气泡发生器,并在专门建造的水回路中对其工作特性进行了可视化研究。利用高速摄像系统跟踪气泡的运动和碎化过程,分析气液相流速对碎化后气泡尺寸的影响。结果表明：在实验条件下,当气体流量一定时,气泡尺寸随液体流量的增大而减小;当液体流量一定时,气泡尺寸随气体流量的增加而增大。     

中子气泡探测器性能改进及初步检验

对自制中子气泡探测器进行了改进。对改进后探测器的个人中子剂量响应以及重现性、批内一致性在国防科学技术工业委员会放射性计量一级站的中子仪表刻度实验室进行了检验。结果显示,探测器的重现性、剂量响应和批内一致性等主要特性有了大幅提高。     

ITER中国液态锂铅实验包层模块氚提取系统设计

ITER中国液态锂铅实验包层模块氚提取系统(TES)是通过含0.1%H2的低压氦吹洗气流,在鼓泡器中将液态锂铅内产生的氚交换和载带出来,进入同位素分离系统连接进行氚提取.给出了该系统总体参数、工艺流程、辅助设施等设计.     

Performance of Dielectric Barrier Discharge Reactors on Elemental Mercury Oxidation in the Coal-Fired Flue Gas

The oxidation of elemental mercury （Hg~） by dielectric barrier discharge reactors was studied at room temperature, where concentric cylinder discharge reactor （CCDR） and surface discharge plasma reactor （SDPR） were employed. The parameters （e.g. Hg^0 oxidation efficiency, energy constant, energy yield, energy consumption, and O3 concentration） were discussed. From comparison of the two reactors, higher Hg^0 oxidation efficiency and energy constant in the SDPR system were obtained by using lower specific energy density. At the same applied voltage, energy yield in the SDPR system was larger than that in the CCDR system, and energy consumption in the SDPR system was much less. Additionally, more 03 was generated in the SDPR system. The experimental results showed that 98% of Hg^0 oxidation efficiency, 0.6 J·L^-1 of energy constant, 13.7 μg·J^-1 of energy yield, 15.1 eV·molecule^-1 of energy consumption, and 12.7 μg·J^-1 of O3 concentration were achieved in the SDPR system. The study reveals an alternative and economical technology for Hg^0 oxidation in the coal-fired flue gas.     

微流体惯性冲击器过滤性能模拟计算

用微流体惯性冲击器收集μm尺寸气溶胶颗粒是一种新型的过滤方式,弥补了现有过滤收集方式的不足,已有学者进行了可行性论证,但气流在现有的T型惯性冲击器内压力损失较大且冲击器的加工工艺较为繁琐。本文设计并研究了一种新型微流体惯性冲击器,采用CFD软件对微流体惯性冲击器的过滤性能进行了数值模拟。建立了数学模型,对气相采用层流模型,对颗粒相采用离散相模型(DPM)。通过模拟计算,分析了不同尺寸的微流体惯性冲击器对粒子收集效率的影响。结果表明,冲击器转折角和尺寸D对收集效率均有较大影响:转折角越小,收集效率越高;当D≤1/2时,效率曲线基本不变。     

空间核反应堆电源热工水力特性研究综述

随着空间探索领域的快速发展,研究高功率、安全、可靠的空间核反应堆电源将变得愈发重要。本文针对国内外空间核反应堆电源的热工水力关键问题,即空间堆系统稳态和事故瞬态研究、堆芯单冷却剂通道及全堆芯的三维流动换热、静态与动态热电转换装置分析、热工水力特性试验研究等进行研究,分析了空间核反应堆电源热工水力研究的趋势。本文结果可为空间核反应堆电源设计分析及热工水力安全特性研究提供帮助和指导。     

垂直管内超临界水传热实验研究

在宽广的实验范围内对直径10 mm垂直管内超临界水在不同工况下的传热特性进行了实验研究,分析了热流密度、质量流速及压力变化对内壁面温度及传热系数的影响规律。实验参数为：压力23、25、26 MPa,质量流速450~1 200 kg/（m²•s）,热流密度200~1 200 kW/m²。实验结果表明：随主流温度的升高,壁面温度逐渐上升,在拟临界点附近由于物性剧变存在传热强化现象;热流密度的增加以及质量流速的减小均会削弱传热强化现象,并导致传热恶化;压力的影响主要体现在传热恶化、强化的起始热流密度和起始主流温度的不同。     

Effect of Different Structural Materials on Neutronic Performance of a Hybrid Reactor

Selection of structural material for a fusion–fission (hybrid) reactor is very important by taking into account of neutronic performance of the blanket. Refractory metals and alloys have much higher operating temperatures and neutron wall load (NWL) capabilities than low activation materials (ferritic/martensitic steels, vanadium alloys and SiC/SiC composites) and austenitic stainless steels. In this study, effect of primary candidate refractory alloys, namely, W-5Re, T111, TZM and Nb–1Zr on neutronic performance of the hybrid reactor was investigated. Neutron transport calculations were conducted with the help of SCALE4.3 System by solving the Boltzmann transport equation with code XSDRNPM. Among the investigated structural materials, tantalum had the worst performance due to the fact that it has higher neutron absorption cross section than others. And W-5Re and TZM having similar results showed the best performance.     

铀矿石酸化-细菌柱浸的动力学分析

研究了沥青铀矿石酸化阶段和细菌浸出阶段体系中pH值、Eh值和浸出率随时间的变化规律,采用JMA动力学模型分析了酸化过程和细菌浸出过程的动力学行为特征。结果表明：在酸化阶段,同一级数中各酸化体系的pH值和浸出率随酸化时间的增加而升高,Eh值随酸化时间的增加而降低;在细菌浸出阶段,同一级数中各浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随浸出时间的增加而升高;随着酸化级数和细菌浸出级数的增加,各酸化体系和浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随时间的变化量减小。动力学分析结果表明：酸化阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.534 9～0.310 3) t^{0.175 7～0.701 6},初、中期反应过程属于扩散控制,后期反应过程属于混合控制;细菌浸出阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.132 5～0.002 3)•t^{0.212 7～2.033 0},初期反应过程属于扩散控制,中期反应过程属于混合控制,后期反应速率接近于零。     

气空间对自然循环两相流动系统稳定性影响实验研究

微沸腾工况运行是核供热堆实现热电联供的关键性问题之一，微沸腾运行工况下，两相流系统稳定性更加不利和复杂。通过实验研究，揭示了气空间对两相流系统稳定性的影响，研究提出通过气空间改性来抑制系统不稳定。实验结果表明，在气空间加装隔离孔板，对两相流系统不稳定振幅有明显的抑制作用，对两相流系统不稳定边界也有改善。 