摘要：先进核能系统的发展对核材料在多场耦合极端环境中的服役稳定性提出了更高要求。连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料具有低密度、高温力学性能优异、抗腐蚀、耐辐照等优点,且在外力作用下呈现“假塑性”断裂行为,被视为先进核能系统中极具应用前景的新型结构材料。本文首先从材料级、构件级、服役性能三个层面系统总结了核用SiCf/SiC复合材料的基础研究体系,分析了美国、法国、日本等传统核电强国,其他新兴核电国家和我国在核用SiCf/SiC复合材料领域的发展趋势,梳理了我国核用SiCf/SiC复合材料在原材料、数据积累和专利标准等方面存在的问题与发展面临的挑战,针对性地提出了相关措施与建议,包括加强材料制备技术研发、发展研发新范式、强化“产学研用”合作关系、在坚持以我为主的基础上加强国际交流等,以期为我国核用SiCf/SiC复合材料领域的研究方向及决策制定提供参考。

摘要：当前较为传统和普遍的谷物成分和品质检测方法主要是传统分离式、人工检测,传统检测方法的主要问题是耗费时间长效率低,无法实现快速检测。近红外(NIR,波长范围:780~2500 nm)光谱分析技术具有适用样品范围广、定量测量精度高、检测时间极短,分析效率高,无损检测,不污染环境、操作简单、可以实现现场快检或在线检测等优点,广泛的应用于谷物和粮食品质的在线或快速检测。目前现有的近红外谷物检测仪器一般能检测谷物少数成分的结果,但结构复杂、价格昂贵。且由于不同季节不同地区谷物的差异导致模型适用性差,难以在基层谷物收购、加工和流通环节推广应用。针对这些问题,设计了一款基于近红外光谱分析的小麦品质检测仪。采用Python上位机来控制近红外光谱仪,通过设定和修改采集参数集成控制检测仪三个舵机以及重量传感器,实现光谱采集,并对光谱数据进行预处理,代入模型计算得到目标样品的理化指标。通过主成分分析(PCA)处理去除异常值,后经过递推平均滤波、标准正态变换(SNV)等预处理,再经过竞争自适应重加权采样(CARS)特征筛选后利用偏最小二乘回归(PLS)得到最优模型。测试结果表明,该系统能够长时间稳定运行,并有效降低了杂散光、样品均匀性等因素带来的误差。并可实现一台机器对不同地区不同季节的小麦的水分、湿面筋、白度和容重指标的检测,可以满足谷物收购与储存等方面的需求。

摘要：为保障负离子源中性束注入(NNBI)系统用电的电能质量和稳定性,设计一套智慧能源管理系统。该系统以西门子PLC及分布式I/O系统为控制核心,通过对供配电系统各回路状态监控,基于Modbus通讯协议与多功能表的信息交互,实现对用电系统能耗监测及管理。通过可视化人机交互界面设计,为实验运行人员提供直观便捷的系统状态诊断工具。该系统具备一定的兼容性和扩展能力。相关台面测试表明,智慧能源管理系统运行稳定,控制可靠,能满足供配电系统的智能化管理和监测需求。

摘要：[目的]文章旨在探究核聚变装置产生的空间磁场对磁性器件的影响,并深入了解复杂电磁环境下的磁场屏蔽特性。[方法]研究过程中,以核聚变内电源系统中的开关电源和电子变压器为具体研究对象,通过详细分析磁场对损耗的影响以及不同方向磁场下的特性变化,同时深入探讨影响磁场屏蔽效能的关键因素以及不同材料的应用情况,来实现研究目的。[结果]结果表明,强磁场环境下磁性元件的损耗明显增加,且不同方向磁场对元件特性的影响程度不同。通过对比分析不同材料的屏蔽效果,发现具有高导电性和磁导率的材料在屏蔽设计中具有更好的应用前景。此外,优化屏蔽结构能够进一步提高屏蔽效能,降低磁场对磁性元件的影响。[结论]通过系统分析核聚变装置强磁场对磁性元件的影响及屏蔽效能,为设备磁场耐受能力的测试和屏蔽设计的验证提供了关键参考。未来工作将聚焦于进一步优化屏蔽材料和结构设计,以提高磁性元件在强磁场环境下的稳定性和可靠性。

摘要：为进一步减少托卡马克装置中超导磁体的热负荷,将胀板结构应用于杜瓦冷屏(CTS)中,代替传统管板式冷屏结构。胀板结构是一种在屏蔽板间形成冷却介质流动的夹层空间结构。选择304LN不锈钢作为CTS材料,选择模压-焊接作为CTS成型方式,选择氦气作为冷却剂。确定了最佳焊点参数及屏蔽板参数。首先根据辐射热原理计算杜瓦冷屏表面热流密度,然后应用流体仿真软件CFX对杜瓦冷屏进行热分析,得到了杜瓦冷屏面板温度及进出口压差。分析表明,胀板式杜瓦冷屏面板的温度分布均匀,相比管板式杜瓦冷屏有显著降低,理论上证明了胀板式杜瓦冷屏结构的优越性。

摘要：为了满足磁约束核聚变领域的杂质测量要求,研制了一套Seya Namioka真空紫外光谱仪。该光谱仪的主要部件是可调宽度的入射狭缝、凹面光栅和探测器。光谱仪的光通量通过可调节宽度的入射狭缝来调节,入射狭缝宽度可以在10~1000μm范围内调节。分光元件选用线密度为1200 lines·mm^(-1)的凹面全息光栅。光栅表面涂有铝(Al)和氟化镁(MgF2),以提高衍射效率。光栅的可使用波段为50~460 nm,针对其中的50~250 nm波段进行光路优化设计。选用深度制冷背照式电荷耦合器件(CCD)作为光谱仪的探测器。通过转动光栅转台旋转光栅来改变衍射角,实现50~250 nm范围内的光谱观测。基于凹面光栅的参数,确定了具体光路,并分析了波长随光栅旋转角度的变化关系及不同波长处的线色散率。基于凹面光栅成像理论,对系统的光谱分辨率进行了计算分析。通过分析不同出射臂下的光谱分辨率,确定最优出射臂为205 mm。在出射臂为205 mm、入射狭缝为20μm的情况下,分析了入射狭缝宽度、像素大小、像差和衍射极限对光谱分辨率影响。结果表明:衍射极限对光谱分辨率的影响最小,基本上可以忽略不计,出射狭缝的宽度对光谱分辨率有较大贡献,大约为0.09~0.10 nm,且在50~250 nm波长范围内缓慢增加。分析了不同入射狭缝宽度(10~80μm)下光谱分辨率,光谱分辨率随狭缝宽度呈递增趋势,变化范围为0.10~0.32 nm,当狭缝宽度达到80μm时,光谱分辨率已经变的较差,不利于高分辨线辐射光谱测量。在实际测量中,应该综合考虑光通量和光谱分辨率需求。采用低压汞灯和微波等离子体光源进行波长校准和性能测试。基于零阶光谱和汞灯的特征光谱HgⅠ(185 nm)对光谱仪进行了波长标定。通过HgⅠ(185 nm)谱线的高斯拟合分析,得到仪器在185 nm处的光谱分辨率为0.1243 nm,与理论计算值接近。通过实验与理论计算对比不同出射臂下的HgⅠ(185 nm)光谱分辨率,验证了仪器在出射臂为205 mm处获得最佳光谱分辨能力。利用微波等离子体放电光源装置对光谱仪进行了进一步的性能测试,基于光源发射的氮、氧和氦线的测量,验证了光谱仪在50~250 nm波长范围内具有良好的探测能力。

摘要：[目的]脉冲电抗器是失超保护系统振荡放电回路中的重要组成部分。在振荡放电回路中,利用脉冲电抗器与充电电容器振荡产生高脉冲电流,使流过真空断路器的电流反向以创建人工过零点,完成开关分断。但是在通入120kA电流的工况下,由于受到电磁力的作用,脉冲电抗器下方连接排会发生形变,造成设备损坏,大大降低辅助振荡过零回路的可靠性。因此需要对120 kA脉冲电抗器进行电磁场分析,优化其周围电磁场分布。[方法]首先分析辅助振荡过零电路的换流过程,建立脉冲电抗器三维模型,引入磁场屏蔽百分比的概念。其次,通过使用有限元仿真软件计算了不同材料和形状的屏蔽板对脉冲电抗器电磁场分布的影响。分析了不同材料和形状对屏蔽百分比的影响,计算了不同形状下的涡流损耗。最后在结构模块中计算了不同屏蔽结构下的连接排形变程度。[结果]屏蔽板采用不同材料或结构对连接排受到的磁感应强度和电磁力有影响。[结论]圆形铝屏蔽板对脉冲电抗器电磁场分布的优化效果更好。该方法也为脉冲电抗器的电磁屏蔽设计奠定了基础。

摘要：材料的真空放气特性是聚变装置需重点研究和关注的内容。为了研究大尺寸组件在聚变装置真实运行环境下的放气特性,基于对称结构流导法针对性设计研制了一套放气率测试装置,该装置能模拟聚变装置烘烤温度条件(室温~300℃)且测量范围覆盖(10^(-5)~10^(-9)) Pa·m^(3)·s^(-1)量级。此外,重点针对样品室的加热、冷却系统进行热仿真验证以确保零部件在放气率测试时能模拟其在托卡马克真空室内烘烤过程中的温升工况。装置样品室尺寸为φ500 mm×600 mm,主体材料使用SUS316L不锈钢且内表面采用超高真空工艺处理。样品室设计有加热平台和真空室外壁的联合加热模块,以实现对被测样品25℃~300℃的加热;样品室隔热层外侧设有水冷系统以保障降温效率和人员接触安全性。对样品室的烘烤、冷却设计进行热仿真分析发现:隔热层起到了有效的保温隔热作用,内外层温差近150℃;水冷系统起到显著的降温效果,使人员接触的最外层区域温度不超过55℃;在联合加热模式下的升温效率和加热能力优于仅使用样品台热传导升温。初步测试表明,装置可实现稳定的可控烘烤性能,本底放气成分分析表明该装置本底清洁运转良好,可以满足聚变装置零部件的放气率测试要求。

摘要：背场线圈和杜瓦对CRAFT系统的运行具有重要影响。为了确保系统运行的稳定性,本文基于无力矩理论、线性振动理论和随机振动理论并采用有限元法,对杜瓦和背场线圈的静力学特性、模态响应和随机振动特性进行了研究,研究结果表明磁体系统在地震载荷的冲击下将会产生较大的变形。为此,以磁体及杜瓦的变形为优化目标,采用优化设计方法对磁体及杜瓦在不同载荷下的响应进行研究,从而获得最优设计方案。该研究工作将为后续超导磁体测试平台的加工制造以及抗震优化设计提供理论指导。

摘要：在CRAFT真空室1/8段的装配研究中,设计了用于补偿扇区间装配误差的过渡段,介绍了其制造方案,研制了在线铣削系统以保证项目现场的高精度装配。