摘要：钍基熔盐固态仿真堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF0)的运行控制和安全保护功能分别由基于实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的分布式控制系统和基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的保护系统独立实现。由于保护系统是为保障反应堆最终安全而设置的系统,是反应堆控制系统中最重要的组成部分,对于堆的安全运行非常重要。因此,如何将这两个系统整合起来并满足核电人因工程的规范要求是反应堆安全运行的必要条件。本文采用基于EPICS平台的S7plc驱动程序,通过对输入输出控制器(Input/Output Controller,IOC)的搭建、S7plc驱动配置、IOC实时数据库设计、人机界面开发及系统测试,实现控制系统与保护系统的整合并使之满足核电人因工程的要求;同时TMSR-SF0控制系统需要与保护系统串口设备实时通讯,准确、实时、稳定地读取并处理串口设备发送的数据,最终实现对保护系统数据的实时监控。经过运行测试表明,基于EPICS平台的S7plc驱动程序与保护系统自定义的通讯协议的通讯方案可作为TMSR-SF0控制系统和保护系统之间通讯的实施方案,能够满足TMSR-SF0控制系统要求的所有技术指标,并可为仪控行业中类似的通讯设计提供参考和借鉴。

摘要：为了对硝酸盐自然循环回路(Nitrate Natural Circulation Loop,NNCL)的各子系统及设备的运行状态进行在线监测及远程控制,设计并实现了具有分布式结构的控制系统,并根据工程实际对其软件模块进行了改进。主要包括对过程控制软件包进行结构优化,以提高多通道模式下数据传输效率;使用Postgre SQL关系型数据库取代本地数据存储方式进行数据存档管理和和查询;在操作员计算机中更新人机界面软件以获得更好的界面效果,配置MATLAB在线驱动接口用于数据在线处理。经过运行测试表明,此系统可长期有效地支持回路的调试运行,并为实验人员提供研究所需的实验数据及控制途径。

摘要：为了满足中国科学院空间引力波探测——“空间太极计划”对航天器推进系统提出的微牛量级推力高精度控制需求,基于感性耦合等离子体自持放电,设计了一套微牛级射频离子推力器(μRIT-1)。通过理论分析与实验验证,完成了μRIT-1关键结构组件优化工作,包括射频天线、放电室及离子光学系统。根据实验结果,μRIT-1采用7匝线直径为1.6mm的紫铜管作为射频天线,匝间距为2.0mm;放电室材料为氧化铝陶瓷,内径为1.0cm,长径比为1.5;离子光学系统采用双栅极结构,材料为金属钼,栅极透明度为18.05%。经过结构优化,μRIT-1可以实现5~100μN可调推力输出,比冲可达1275s。

摘要：在熔盐球床堆设计中,为实现堆芯内部燃料球堆积结构的稳定性,需保证堆芯内部的流场均匀分布。研究基于模拟熔盐球床堆堆芯水力特性的球床密实实验装置(Pebble bed dense experiment facility,PBDE),通过设计不同形状和不同孔道分布的分流板,运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法使用FLUENT软件对其堆芯内部的流场分布进行数值模拟,目的是保证实验中堆芯的流场分布均匀稳定。模拟结果表明,平板形分流板较锥形分流板能更好地使堆芯内流场均匀分布;且增加分流板的孔道数目或减小孔径能使堆芯内部的流场更加均匀稳定;比较设计的6种分流板模拟结果,最终给出满足PBDE堆芯流场均匀分布的分流板,为PBDE实验提供了基础,也为熔盐球床堆的堆芯流量分配设计提供技术方案与选型参考。

摘要：硝酸盐自然循环回路(Nitrate natural circulation loop,NNCL)是研究熔盐自然循环特性的重要实验平台,可为氟盐冷却高温堆的非能动余热排出系统设计和验证积累经验。通过修改RELAP5/MOD4.0程序,对NNCL进行了系统分析,分析了不同加热功率、空气流量和入口温度等情况下的系统特性。结果表明,加热功率和空气流量是影响NNCL系统平衡温度和质量流量的重要因素,对系统稳态时的温度和流量有很大影响;自然循环达到稳定时所需时间较长,不同工况下需要8-27 h的稳定时间;在空气设计流量下,为了防止硝酸盐因温度过高而变质或因温度过低而凝结,加热功率应保持在20-40 k W。

摘要：氟盐冷却高温堆(Fluoride salt-cooled High-temperature Reactor,FHR)是一种采用包覆颗粒燃料、高温熔融氟盐冷却剂的先进反应堆。部分FHR概念采用了反应堆容器辅助冷却系统(Reactor Vessel Auxiliary Cooling System,RVACS)导出事故下的堆芯余热。RVACS通过导热、对流换热、辐射换热等非能动过程,在事故发生时将堆芯余热排出至大气中。本文采用中国科学院上海应用物理研究所设计的10 MW FHR作为基准,利用RELAP5-MS程序,对其在全厂断电事故下的瞬态过程进行了模拟,验证了RVACS的余热导出能力。本文进一步研究了高反应堆功率情况下的全厂断电事故的瞬态过程,探讨了不同反应堆功率的FHR对RVACS散热能力的要求。

摘要：熔盐堆冷却剂的热物性是熔盐堆物理、热工水力学设计以及安全分析的重要参数。KF-ZrF4(58-42 mol%)(FKZr)是熔盐堆中的一个具有潜在应用价值的冷却剂。该组成熔盐的热物性在文献中鲜有报道,这为其实际应用带来困难。分别采用差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、阿基米德和热重分析等方法测量和表征了FKZr熔盐的熔点、熔化焓、密度等重要的热物性参数和热稳定性。实验结果表明FKZr的熔点为693.6 K,与文献报道结果一致,符合熔盐堆中冷却剂的要求;熔化焓为71.8 J·g?1;密度为??3.3841?0.8954?10?3T(753?923 K);热重分析表明FKZr在873 K下性质稳定,不发生明显的挥发现象。

摘要：在核设施的工作场所中要求对放射性α气溶胶进行快速、连续的监测,以保护工作人员的辐射安全。针对放射性α气溶胶的监测需求,介绍一种放射性α气溶胶监测仪多通道数据采集系统的设计。该系统采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为控制核心,完成对A/D转换器、数据存储器、数据通信等模块的控制。将采集的数据放入到存储器中,实现了对探测系统产生的电压脉冲信号的连续采样,并进行模拟仿真和采样实验的验证。实验结果表明,该数据采集系统能实时、快速、高精度地完成对信号幅度的获取,满足了放射性α气溶胶监测仪的要求。

摘要：在中国传统航天器中,通信系统格式通常各不相同。随着载荷越来越复杂,通信系统的格式往往需要重建,而且由于缺乏灵活性,会产生许多限制。对于SMILE卫星中的紫外极光成像仪(UVI)工程任务,为与国际对接,提高数据处理的效率,设计实现了基于遥控遥测包应用标准(PUS)的通信与控制系统,根据通信与控制系统的构成及工作原理,PUS业务的选择和实现,对通信功能进行设计,按照PUS标准完成遥测遥控功能,并基于PUS业务提出故障诊断和处理方法。通过对系统进行集成测试,结果表明电控箱通信与控制系统工作稳定,能够完成指令处理、科学数据接收存储、故障诊断以及多种数据包发送,满足任务需求。

摘要：通过气辉成像仪对电离层气辉进行探测,能够反映电离层中电子总含量、等离子体泡分布等特性,是有效的电离层探测方式之一。电离层的原子分子在白天吸收太阳辐射激发到较高能态,在夜间以气辉的形式将能量辐射出去,辐射强度与所参与反应的电离层成分密度等密切相关,因此气辉是用来观测电离层很好的示踪物。天基气辉成像方法具有全球范围观测的巨大优势,为了推动天基成像仪的设计研制和参数优化,丰富和扩展电离层探测手段,需要对全球气辉强度进行成像仿真分析。该研究主要工作:(1)分析了电离层夜间630 nm光化反应过程,设计了一种气辉成像仿真分析方法,该方法对630 nm辐射强度进行计算,分别获得了太阳活动高年和低年内四个不同季节的气辉单光谱信号源强度分布,为设定探测指标提供理论依据;(2)开展了630 nm气辉天底成像仿真研究,包括成像链路分析、信噪比分析,并使用一个时间延时积分成像的典型成像仪参数,开展结合卫星运行轨道的扫描成像仿真。本文主要结论:(1)夜间630 nm单光谱气辉强度与日间太阳辐射强度关系密切,太阳活动高年夜半球平均辐射强度为115 Rayleigh,太阳活动低年夜半球平均辐射强度为50 Rayleigh,辐射大小和分布符合卫星载荷GLO-1和国际空间站IMAP任务的实际观测结果;(2)典型参数成像仪天底观测幅宽达到245 km,气辉水平分辨率达到1 km,对强度大于50 Rayleigh气辉成像的信噪比优于10,在太阳活动高年能够清晰观测电离层气辉全球尺度结构,在太阳活动低年能够观测低纬地区电离层气辉结构。该研究结果可为天基电离层气辉成像探测提供理论依据,也可为其他辐射波段的气辉观测和成像仪参数设计优化提供参考。