摘要：堆芯计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对确定堆芯薄弱环节、优化特征结构、提升安全及经济性等具有重大意义。典型压水堆燃料组件存在大量带交混翼片格架,导致存在网格数量激增、网格划分困难、求解难以收敛等问题。目前基于流固作用机理所建立的动量源模型未考虑交混翼背流侧低压区对流体的影响,预测交混翼下游域轴流分布误差较大,此外在识别交混翼片固体域、添加动量源项时较为困难。为此本文提出了一种基于精细化多孔介质和动量源的联合仿真方案来模拟5×5带交混翼片棒束通道冷却剂流动,该方案中的域识别技术可以精确定位流体域中交混翼片所在位置,并基于格架前端及交混翼片迎流与背流侧的流固作用机理,建立多孔介质和动量源模型。该方案在格架域,采用精细化多孔介质模型,提高原格架固体所在流域局部阻力系数,相较于在格架域施加动量源项,其数值稳定性更好。而在交混翼域,对动量源方案进行了优化,优化后的动量源模型考虑到了交混翼片背流侧低压区对流体的作用,其仿真交混翼下游的速度分布和传热更准确。该方案可以在网格生成的过程中无须考虑格架、交混翼片的几何特征,从而实现全结构化网格建模、CFD求解耗时短、对网格数量不敏感,鲁棒性较优。通过与实验及贴体网格仿真结果对比,验证了该方案仿真阻流、流动、交混、涡流、传热的有效性。同时仿真5×5棒束通道时可减少90%的网格数量和60%的计算耗时。此外,由于棒束通道交混翼在轴向和周向都是规则排列,因此本文开发的动量源方案通过调整坐标即可适用于更大流体域的燃料组件。

摘要：船舶主机基座系统是由基座结构和控制系统等2个部分组成。在主机持续工作的情况下,产生的交变载荷会通过基座系统传递,引起船体结构振动,可能对船体结构的安全构成威胁。通过合理设计基座结构和控制系统,可有效控制船舶主机传递到船底结构的振动,以满足更高的减振要求。首先介绍船舶主机引起振动的机理和振动分析方法,详细综述船舶主机基座结构、被动控制系统和主动控制系统的减振机理和优化研究成果,并对未来的研究进行一定的展望,为船舶主机基座系统的减振设计提供有益的参考。

摘要：端窗盖革-米勒计数管(简称端窗GM管)是辐射探测领域核心前端探测器件之一,能同时测量α、β、γ射线,成本低、可靠性高、通用性强。端窗GM管的电场分布是评价其工作性能的重要指标之一,针对新型端窗GM管研发设计过程中工作电压、阴阳极结构等核心设计参数难以定型问题,本文以国际先进型号端窗GM管为研究对象,分析关键仿真输入参数,建立精细化电磁仿真模型,开展其灵敏区域电场分布特性分析,明确其核心设计参数对电场分布的影响机制与规律。仿真结果与统计结论表明,采用负压供电方式有利于改善端窗GM管死时间,电场分布对阳极网厚度的变化更敏感,阳极网更适合布置于腔内底部区域,设置遮光导电涂层有助于进一步提升端窗GM管工作性能。

摘要：由于Zr-2.5Nb为α+β双相合金,其真空自耗熔炼、锻造、β淬火、冷加工、预膜处理等制造过程中的α/β相转变要比燃料包壳用单α相合金复杂得多。为掌握压力管组织结构,利用OM、SEM/ECC、EBSD等技术对Zr-2.5Nb压力管制造过程中的铸态、锻态、热挤压态以及淬火锭坯和锻棒热处理试验结果进行了表征,分析了加工过程中的α/β相转变特点。结果表明,在熔炼、锻造、β淬火和热挤压等工序中,发生β→α/α′、β→α+β转变以及α相、β相再结晶等过程。冷却速度是影响Zr-2.5Nb合金α/β相转变类型和组织特征的关键。β淬火锭坯外表面冷却速度较快,转变组织以β→α′板条为主,锭坯内部冷却速度下降,转变组织为β→α′+α板条。冷却速度较慢的铸锭和锻棒存在α+β魏氏组织,发生β→α+β相转变,铸锭晶界α板条宽度可达1μm。热挤压管坯冷却速度相对较慢,β→α+β转变时以初生α相为基础而生长。锻造过程中,转变的α相还受变形和再结晶影响,呈现出板条、扭折板条、等轴等状态。

摘要：为解决当前国家标准对反应堆电气贯穿件局部放电试验在试验方法和判定标准等方面存在的不完善、不明确之处而造成不能完全满足实际需求的问题,本研究在综合考虑了各方面指标要求的基础上制定了一套脉冲电流法检验中压电气贯穿件局部放电性能的试验方案,并开展了验证试验。结果表明:中压电气贯穿件熄灭电压对应的“局放脉冲参量幅值的低值”定为15 pC较为合理,局部放电主要发生在其导体组件多层热缩管之间的气隙中。

摘要：通过Nernst方程将浓度与过电位相关联,构建了浓度依赖的Butler-Volmer电极动力学公式。基于支持电解质理论优化了传质方程和电位分布方程,改进了铀电解精炼模型。利用新模型分别模拟了循环伏安曲线、恒电位沉积过程和恒电流沉积过程,定量分析了不同电解条件下的浓差极化现象和电极动力学行为。模拟循环伏安曲线与实验结果吻合较好,验证了模型的准确性。通过模拟得到了U(III)浓度、电位和电流密度等在熔盐中和电极表面的分布,预测了扩散层厚度、极限扩散电流和沉积层厚度等关键参数,对比了恒电流沉积和恒电位沉积过程中浓差极化引起的驱动力变化。本研究建立的数值模型可作为优化工艺参数和设计工艺设备的有力工具,对深化理解铀电解精炼机理具有重要物理意义。

摘要：隔热材料在船舶领域应用广泛,起到良好的稳定舱室温度的作用,但目前对带隔热层加筋板结构热力响应的研究较少。基于热弹性力学,采用直接热力耦合的方法对有隔热层的加筋板在高温载荷作用下的结构热力响应进行数值模拟,确定了更合理的带隔热层加筋板结构热力分析方法,研究了隔热材料的厚度、导热系数和热膨胀系数对加筋板结构温度场和热应力场的影响;计算了将隔热层覆盖区域进行绝热处理时加筋板结构热力响应结果,并与考虑隔热层的复杂模型热力响应结果进行对比分析。结果表明:有无隔热层对加筋板结构的热力响应结果有极大影响,继续增加隔热层厚度,结构的温度和应力均会增大;隔热材料的热膨胀系数在一定范围内对结构的温度结果和应力结果影响很小;将隔热层覆盖区域进行绝热处理后,结构的温度和应力有所增大,各特征点等效应力最多增大了9.42%,绝热简化模型的计算结果相对保守。研究结果可为船舶结构设计和安全性分析提供技术支撑。

摘要：在核工业的一些工作场所中往往同时存在β射线和γ射线,准确测量β粒子和γ粒子能谱对于相关工作人员的辐射防护十分重要。本文利用Geant4模拟了β粒子和γ粒子在叠层闪烁体探测器中的能量沉积,研究了材料和结构对叠层闪烁体探测器甄别性能的影响。模拟结果显示,对于双层结构的闪烁体探测器,第1层和第2层选用不同材料的闪烁体对β粒子的甄别影响不大,主要影响对γ粒子的甄别。γ粒子的误甄别率和识别率分别随第1层和第2层材料原子序数的增加而增加。3层结构闪烁体探测器对于γ粒子的误甄别率明显低于双层结构,并且γ粒子的误甄别率随第1层闪烁体厚度的增加而增加。经过对模拟结果分析,采用0.2 mm BC-444+17.8 mm BC-444+25 mm BaF_(2)的3层闪烁体结构甄别性能较好,对β粒子和γ粒子的平均识别率和误甄别率分别为96.7%、41.1%和<0.001%、0.16%。

摘要：我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台,为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备,可实现特定同位素参与核反应的直接测量,能有效拓展深地实验的研究范围。国际上已有多家实验室将无窗气体靶应用于低能核反应的研究,但针对的都是较低流强的实验。为适应锦屏高功率强束流的实验需求,本工作设计可用于强流束的气体靶装置。通过Ansys Fluent和COMSOL软件模拟计算,验证了多级差分结构的可行性,并研究了靶厚的束流加热效应和量热器热效应,提出了无窗气体靶实验的设计优化方案,为后续JUNA深地实验研究的发展提供了可靠依据。

摘要：本研究使用欧拉坐标下的多组分多相分析程序ACENA,首先介绍了ACENA程序的基本数学物理模型,然后通过铅铋-氮气两相流动实验HESTIA-2、KYLIN-Ⅱ-S铅铋-水相互作用实验和点堆中子动力学方程解析解,对程序热工水力模块和中子动力学模块进行了验证计算,在此基础上,针对欧洲先进铅冷示范堆ALFRED的设计方案分别开展了热态满功率稳态校核计算和假想无保护蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故瞬态模拟,重点关注了SGTR事故后铅池内多相流动过程以及包壳最高温度、燃料最高温度、堆芯相对功率以及主容器压力等参数的演变,并分析了断管数量、铅冷却剂循环路径以及所采用的机理模型等影响因素对ACENA程序计算结果的影响。本文研究结果表明,Ishii-Chawla-Suzuki相间曳力系数模型结合Ishii等提出的相间界面面积浓度输运模型能够较好地模拟圆形/环形铅铋流道中上升气泡的扩散迁移特性;通过对KYLIN-Ⅱ-S实验的模拟说明ACENA程序能够较为合理地预测熔融铅基合金-水相互作用过程中,铅池内压力波动和温度瞬变等现象;ACENA程序对ALFRED堆稳态满功率下关键热工参数的计算结果与国际认可的一维系统程序TRACE/FRED的计算结果基本一致,证明了ACENA程序全堆级计算结果的可靠性;对ALFRED堆假想SGTR事故的计算验证了ACENA程序对铅冷快堆SGTR事故下复杂多组分多相流动现象的模拟能立,且计算结果表明合理设计一次侧冷却剂循环路径、尽可能降低管道破损数量均对消减铅冷快堆SGTR事故后果具有重要意义。本工作可为我国池式铅冷快堆SGTR事故安全分析提供技术参考。