摘要：离子回旋加热是用以维持聚变堆实现长脉冲、高功率稳态运行重要的加热手段之一。中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)的离子回旋加热天线将经由一个上窗口引入,其天线发射前端将占据一个包层的位置。由于天线直接面对等离子体,受高通量中子辐照,因此需要评估天线的辐照损伤;另外,天线内部存在大量空隙,造成中子泄漏,对后部真空室、线圈等部件造成辐照影响,因此需要评估其屏蔽性能,支撑屏蔽设计。基于22.5°扇段的水冷包层CFETR模型,用cosMCNP软件将CAD模型转为中子学模型,使用MCNP5粒子输运程序和FENDL-2.1数据库,通过全局减方差(Global Variance Reduction,GVR)“onthe-fly”减方差方法,开展离子回旋加热天线核分析。计算了天线主要部件辐照损伤和核响应,包括中子通量、平均原子离位(Displacement Per Atom,DPA)、气体产生率和核热密度等,为后续天线冷却系统的设计和寿命评估提供数据;获得引入天线后相应位置的真空室、窗口以及纵场线圈的中子辐照损伤,以评估屏蔽是否满足需求。此外,天线占据包层位置,将导致氚增殖比(Tritium Breeding Ratio,TBR)降低,由原始的1.151降至1.147,降低0.35%。

摘要：针对核聚变装置中液态锂第一壁及液态金属包层部件中高温流动液态金属对结构材料的相容性问题,尤其是腐蚀性问题,设计一种高温流动液态金属腐蚀实验装置,采用ANSYS软件对液态金属流动与传热特性进行三维数值模拟分析,模拟和测试结果表明该实验装置能够实现第一壁和包层结构中液态锂温度(300~600℃)和流速(<0.2 m/s)的工况,具备开展高温动态液态锂与结构材料腐蚀特性研究的条件。同时,初步开展相对流速0.2 m/s、550℃液态锂对国产低活化铁素体/马氏体钢(9Cr-0.4Mo-0.3Y钢)长达1000 h的腐蚀特性研究。实验结果表明,9Cr-0.4Mo-0.3Y钢发生了明显的晶界腐蚀和孔蚀,样件表面硬度因不均匀腐蚀导致不同程度的降低。X射线衍射分析结果表明,腐蚀后的9Cr-0.4Mo-0.3Y钢表面并未发生相变,但因304不锈钢腐蚀罐体中Ni元素的溶解迁移导致其表面出现03-1049#FeNi峰。

摘要：近红外波段(NIR,波长范围:780~2500 nm)在线光谱分析技术具有小型化、快速检测、结果稳定可靠等优点,在工业现场检测领域有着广泛的应用。由于近红外光谱分析系统受温度影响较大,传统的光栅分光在线光谱分析系统所采用的光谱仪通常仅对探测器制冷,光路部分仍然会受到温度影响产生波长漂移等测量误差。此外,系统也多采用PC计算机来进行数据采集和控制,并通过配备独立的工业通讯模块实现光谱分析系统与产线总控系统的通讯,不仅增加了设备成本与体积,也显著降低了系统的稳定性。针对这些问题,基于STM32单片机开展了在线恒温光谱分析系统研制与测试。系统采用STM32单片机来控制近红外光谱仪,通过设定和修改采集间隔时间并采集光谱数据,对光谱数据进行预处理,来计算得到目标样品的理化指标。对于温度控制,开发了在STM32单片机上运行的基于比例-积分-微分(PID)控制算法的恒温控制系统,对光谱仪整体(包含光路和电路部分)实现了闭环恒温控制。同时,开发了基于STM32单片机的工业通讯接口(包含Modbus协议通讯和4~20 mA电流信号通讯)。系统实验测试结果表明,该设计能够长时间稳定运行,并有效降低了环境温度变化对光谱数据带来的干扰。在长达48小时的系统运行过程中,光谱仪温度稳定控制在5℃左右,温控精度优于0.25℃。相对于未恒温控制的运行模式,恒温控制条件下的平均吸收光谱强度相对标准差显著减小,并实现了数据采集、预处理、样品理化指标计算、工业信号通讯及温度控制的一体化设计,以满足工业现场在线检测需求。

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：为了简化核仪器在高数据传输领域的设计与应用,设计了一套运行于PXIe平台的可重构数字化核仪器软件框架。该框架由相互独立且均可编程的数字逻辑层、内核驱动层和应用框架层组成。通过修改该框架中的数字逻辑层和内核驱动层,即可设计出运行在PXIe平台上复用统一硬件模板的新功能核仪器。基于该框架设计了核信号实时采集卡,测试结果表明:此框架能够极大的简化核仪器设计流程并且数据传输稳定可靠,同时将板卡置于PXIe Gen2×4机箱单插槽内,其数据平均传输速率达到1.63 GB/s,平均传输效率达到理论传输的91.6%,满足高数据传输需求的核仪器的应用。

摘要：开展淮南煤田各类型地质体CCUS源汇潜力评估及其匹配性研究,对于CO_(2)–ECBM技术工程化推广意义深远。以淮南煤田各类型地质体(深部不可采煤层、残留煤体、采空区)为研究对象,首先,探讨了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力评估方法;其次,分析了各类型地质体CO_(2)地质封存潜力;然后,基于成本最低目标函数及改进节约里程法,开展了CO_(2)地质封存源汇匹配研究,并优化了其管网设计;最后,基于3步走思路,提出了CCS源汇管网规划设计思路的系统建议。研究结果表明:燃煤电厂年平均CO_(2)排放量为0.588亿t,深部不可采煤层、残留煤体及采空区内CO_(2)地质封存总潜力分别为7.6200亿、0.0517亿、0.8246亿t,可分别封存CO_(2)12.97 a、0.088 a及1.40 a;10 a周期内,深部不可采煤层可封存CO_(2)5.876亿t,累计规划管道217.0960 km,需要资金373亿美元;1.45 a周期内,生产矿井及关闭矿井可封存CO_(2)0.852亿t,累计规划管道464.5161 km,需要资金73.6亿美元;基于改进节约里程法,CCS源汇匹配各地质封存汇点累计节约里程266.6127 km,累计节约成本11.21亿美元,分别占管道运输总里程、总成本的57.40%、79.95%;基于3步走思路,可分阶段、分区域实现淮南煤田各CO_(2)排放源及CO_(2)封存汇的全线贯通,可实现CO_(2)的全部运输及地质封存。

摘要：超导体的失超传播特性对超导磁体的失超保护设计具有重要意义。设计了一种在准绝热工况下,测量不同温度(4.2~80 K)和磁场(0~14 T)下的高温超导体短样品的失超传播特性的装置。该测量系统由背景磁体、测试架、温度控制系统、数据采集系统和直流电源组成。在自场、液氮环境下对装置进行了调试并开展了失超实验,对比结果与其他研究呈现一致趋势。

摘要：离子回旋系统(ICRF)是东方超环(EAST)辅助加热和电流驱动手段之一。ICRF数据查询系统对于ICRF实验的深入进行起着至关重要的作用,实验人员使用系统进行在线和离线的数据分析。系统整体采用Java Web开发,使用MDSplus存储ICRF实验数据,具有界面友好、跨平台、安全、稳定等优点。介绍ICRF数据查询系统的设计实现思路,为数据查询系统的设计与实现提供技术上的参考。

摘要：开发非贵金属催化剂,特别是用于碳上铁氮(FeNC)材料的催化剂,对于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的广泛应用是一个迫切需求。然而,传统铁氮位点在酸性条件下的氧还原反应(ORR)活性较差,严重阻碍了其电池性能的进一步提高。本文通过限域的小分子合成策略,大规模合成了具有一氧化氮(NO)基团轴向修饰的FeN_(4)(表示为NO-FeN_(4))。得益于NO基团的强吸电子效应,与传统的FeN_(4)样品相比,富含电子中心FeN_(4)位点表现出超高的ORR活性,具有三倍高的质量活性(0.85 V时为1.1 A·g^(−1)),以及全四电子反应选择性。此外,用所制备的电催化剂组装的质子交换膜燃料电池也表现出显著增强的峰值功率密度(>725 mW·cm^(−2))。这项工作为合理设计用于氧还原的先进M-Nx非贵金属电催化剂提供了一种新的方法。

摘要：大孔径高均匀度高场磁体是进行超导材料性能测试的必要条件之一。本文主要介绍了15 T高场复合超导磁体的低温励磁实验与结果。该磁体包括两个高性能Nb_(3)Sn线圈、一个ITER Nb_(3)Sn线圈和一个NbTi线圈,分别处于磁体的高、中、低场部分。磁体外径329.9 mm,高度401.44 mm,中心孔径77.5 mm,磁体中心磁场测量值14.94 T,轴向磁场(98%)均匀区测量长度55 mm,超过了磁体设计指标要求的40 mm,测试结果满足设计要求。