压强偏移法求解离心级联水力学静态特征根

求解离心级联水力学静态特征根是同位素离心分离领域的一个重要研究课题。本工作将扩散级联水力学中使用的方法应用到离心级联水力学中，利用压强偏移方程，通过求解完全方程组，得到了离心级联水力学完整的4个静态特征根。与扩散水力学对比可看出，两者极为相似，即在有供取料时，均有4个特征根，Z₂为主特征根，而Z₄=1均为由供取料引起的根。最后，在无供取料情况下，对压强偏移和流量偏移两种求解方法进行比较，结果表明，两者能得到相同的静态特征根。     

刚性离心级联水力学特性分析

为了解刚性级联的水力学性能,本文求解了重馏分管道安装声速孔板的刚性级联的扰动方程,得到了刚性级联的静态特征根。刚性级联仅2个静态特征根Z₁和Z₂,Z₁等于1,Z₂为级联的主静态特征根,用于判断级联的静态稳定性。离心机工作在额定工况附近时,刚性级联主静态特征根大于1。某级出现损机后,级联的流体参数发生变化,导致级联分离功率下降。利用绝对变化量进行求解,可得到流量变化量的解析解,解析解与数值解存在一定差异,但具有相同的变化趋势,可利用解析解预测级联受到扰动后的流体状态参数变化趋势。由于扰动向贫料方向传播,虽然主静态特征根大于1,级联仍能保持稳定。     

离心长级联水力学动态数值模拟

针对已有的调节方法无法进行离心长级联水力学动态模拟的问题,提出了一种新的调节方法。该方法从中间供料级出发,根据机器滞留量和管道额定流量向两端逐级调节阀门,从而得到离心长级联稳定运行时的水力学状态。50级和100级的数值模拟结果表明,该方法不受离心机水力学特性参数的限制,大幅缩短了调节时间,可以较快得到满足水力学要求的级联设计参数。在级联稳定运行的基础上,通过改变供料量,分别研究了在有无阀门自动调节作用时水力学扰动在长级联中的传播情况。     

带附加供料离心净化级联的优化

通过向离心级联附供载荷气体实现微量杂质的净化时,为充分发挥级联性能,提升级联经济性,需对带附加供料离心净化级联进行优化。本文根据现有离心机模型和相关单机实验结果,以级联总离心机数最少为优化目标,以级联长度、各级离心机数和重馏分压强及载荷气体供料量为优化变量,利用二进制编码遗传算法完成了离心净化级联的优化计算,并通过回收铀浓缩产品中~(99) Tc的去除和高纯WF_6制备中杂质的净化两个算例的计算验证了优化算法的适用性。计算结果表明,遗传算法可有效地求解离心净化级联的优化问题,具有较好的适用性。     

离心萃取级联分离锂同位素的数学模型

萃取法分离锂同位素有望替代汞齐法消除汞害,但需多级萃取才能获得高丰度同位素,采用离心萃取机替代萃取澄清槽形成萃取级联系统可提升分离效率。基于萃取法分离锂同位素、离心萃取分离原理和级联理论,借鉴气体离心级联分离同位素的方法,引入分流比概念,建立了离心萃取级联分离锂同位素单级、多级的数学模型和级联的平衡时间模型,对离心萃取级联分离锂同位素进行计算分析。离心萃取级联是一种类似全回流矩形级联形式,取料量对级联级数有着很大的影响,级联存在最大取料丰度限制,级联平衡时间受到目标丰度和离心萃取机级停留时间(处理能力)影响,采用多步法级联可有效减少平衡时间。该数学模型可指导工艺的设计,为下一步的产业化应用提供理论依据。     

76Ge同位素的离心级联分离制备

高丰度⁷⁶Ge同位素在基础物理研究、医用放射性同位素领域有广泛应用,⁷⁶Ge富集的高纯锗探测器可用于探测无中微子双β衰变。为实现⁷⁶Ge同位素的分离制备,本文以四氟化锗（GeF₄）为介质,使用气体离心法开展研究。采用阶梯级联模型的计算结果表明,5轮分离可将⁷⁶Ge的丰度从天然丰度7.73%提升至90%以上。在21级阶梯级联实验平台上进行离心分离实验,调节流量、分流比等工况参数,制定分离流程,探索实验规律并优化实验方案。最终经过5轮分离,获得百克量级的丰度为94.21%的⁷⁶Ge同位素产品,为国产离心级联制备高丰度⁷⁶Ge产品及其工业化生产提供参考。     

对矩形级联参数R的初步分析

本文对矩形级联中设计参数R对级联物理性能的影响进行了初步分析。发现,在相同的边界条件下,级联各级分流比与设计参数R一一对应。对于多组分同位素分离,设计参数R对边缘组分和中间组分分离效果的影响不同。而最佳的R值,须根据实际情况通过多参数优化过程来获取。     

不同参数对静态随机存储器总剂量效应的影响

基于中国原子能科学研究院钴源建立的器件总剂量辐照装置试验平台,开展了静态随机存储器（SRAM）的总剂量效应研究。分别研究了器件特征工艺尺寸、累积辐照剂量、辐照剂量率以及温度对器件总剂量效应的影响。研究结果表明：在一定范围内剂量率对器件的总剂量效应影响不大,器件特征工艺尺寸越大总剂量效应的影响越大,温度越高总剂量效应影响越弱。此外还测量得到了该总剂量辐照实验平台的典型剂量率分布及均匀性。相关结果为宇航、核工业用电子器件抗辐射加固设计提供了一定的参考。     

静态搅浑装置对核设施送风管气溶胶分布规律影响的数值分析

对气载放射性流出物中的气溶胶监测是核电厂辐射监测的重要内容之一。受通风管道结构的影响,流场尤其湍流对气溶胶在管道中输运分布的均匀性具有较大影响,对辐射监测的取样代表性带来一定困难。通过优化设计实现送风管道中气溶胶的均匀分布对取样代表性具有重要意义。经过改变叶片的扭曲角度及叶片的占比面积,设计了三种结构的静态搅浑装置,并通过数值模拟方法分析了不同搅浑装置产生的空气流场及对气溶胶浓度分布规律的影响。结果表明：静态搅浑装置能形成较强的旋流,从而改善气溶胶浓度分布的均匀性;增大叶片的扭曲角度以及内叶片的占比面积都会加强产生的旋流场,进一步影响气溶胶的扩散;内叶片面积增大的静态搅浑装置有着适中的旋流强度,其搅浑效果较其他两种结构更优,气溶胶浓度的变异系数下降了30.60%。     

级联水力学动态仿真模型研究及应用

级联的流体状态是影响级联分离效果和运行安全的重要因素。为开展级联动态水力学研究,针对层架型级联系统,利用各模块仿真模型搭建了级联动态仿真系统并对部分动态过程进行了模拟,通过与实际运行数据对比分析,确定了主机轻馏分流量方程及压强调节器动态调节方程的具体形式。计算结果表明,利用研究得到的系统仿真模型进行仿真模拟,所得到的系统参数变化与实际运行数据符合较好,模拟结果合理可信,所得仿真模型可用于其他级联系统的仿真研究,由此得到的级联各设计参数可作为实际级联调整和设计的参考依据。同时,利用研究所得的系统仿真模型,针对级联系统中可能存在的故障情况进行了模拟验证,仿真结果与实际运行数据符合良好,从而以仿真模拟的手段验证了系统中存在的问题。     

伺服管主导型控制棒水力驱动机构静态特性理论分析

本文对伺服管主导型控制棒水力驱动机构的静态保持特性进行理论计算和分析,得到了水力驱动缸的静态保持流量及其随温度的变化规律。结果表明：在可变节流口间隙的稳态工作范围内,系统所需的静态保持流量很小;随温度的升高,流体密度降低,静态保持流量相应增大。倾斜工况下的系统静态保持流量范围较正常工况下的大,控制棒的保持特性更加稳定,抗扰动能力更强,满足舰船核动力装置规范的规定。     

单机运行工况对多组分同位素分离级联结构参数的影响

大分离系数情况下的多组分同位素级联的设计和优化可以准理想级联为模型。已知目标组分的精料、贫料丰度及基本参量,可确定准理想级联的结构。除级联本身的参数外,组成级联的单机运行工况也是影响级联分离性能的重要因素。通过利用基本全分离系数作为中间量,理论推导了在分离多组分同位素时,单机运行工况对级联结构及分离性能的影响。同时针对Xe中间组分的分离,采用单纯形法对其优化,研究了单机运行工况对最佳级联的结构参数及最小装机量的影响,进而确定了级联分离Xe中间组分的最佳单机运行工况。     

Analysis of Power Supply Loss Accidents in UF6 Centrifuge Cascade with Side Flows

All-Interconnected Cascades is proposed as an example of production system to be designed to produce a number of side products of enriched uranium. To analyze the transient characteristics of the side product assays in the proposed cascades system, the code TWIN-SS is developed. If the rotor power supply loss for UF₆ centrifuges occurs for a short time in the finishing and/or the base cascades, an allowable power loss time permitting the side product assays to be maintained within the product assay specifications is revealed. Furthermore, even if a long time power supply loss occurs in one base cascade, it is shown that the side product assays can be controlled without the shut-down of the operation of All-Interconnected Cascades by operating an interstage reflux in the finishing cascade.     

用于粒子加速器位置监测的线位置探测器静态特性的标定

本文介绍了一种线位置探测器(WPS)静态特性标定的方法。建立了一套由激光位移传感器、水平与垂直调节平台组成的静态特性标定系统。在垂直和水平两个方向对WPS的测量静态特性进行了研究。在WPS的测量范围内,以步长0.1 mm进行位移量输入,满量程观察了WPS的输出位移量。对输入输出数据进行了拟合,得到WPS灵敏度以及均方根误差。输入步长分别设为5、2和1 μm,考查输出量变化可得到仪器的分辨率。实验结果表明：垂直方向灵敏度K_V不低于-1.005 02,均方根误差为0.002 4 mm,分辨率达2 μm。水平方向灵敏度K_H不低于-1.001 55,均方根误差为0.002 1 mm,分辨率同样达2 μm。该WPS灵敏度、均方根误差和分辨率均达到了监测所需的精度。     

球面螺旋槽轴承特性的数值仿真分析

以球面螺旋槽轴承为研究对象,采用有限体积法对螺旋槽轴承油膜流场进行数值计算方法验证和数值模拟分析。数值结果与近似解析解的相对偏差较小,约为1%～2%,计算方法的准确性得到了保证。研究结果表明,在静态特性方面,轴承在同心稳定运转情况下,油膜对球轴承的轴向承载力随轴承转速和润滑油黏性系数的增加呈线性增加;摩擦功耗随黏性系数和转速平方的增加呈线性增加。动态特性方面,螺旋槽轴承的阻尼系数与转速无关,仅与介质黏性系数有关,且阻尼系数随黏性系数的增加呈线性增加。