检索结果-内蒙古大学图书馆

原子能科学技术 2023年第6期57卷 1215-1224页

作者：向烽瑞贺亚男邓超群牛钰航高士鑫巫英伟陈平田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

鉴于Cr涂层能够有效地缓解棒状燃料元件包壳在失水事故时的鼓胀现象,本文提出将Cr涂层应用于板状燃料元件以抑制其起泡的方案。为研究Cr涂层对板状燃料元件起泡现象的抑制作用,本文采用有限元分析工具,分别添加Zr和Cr涂层的材料物性,并... 详细信息

鉴于Cr涂层能够有效地缓解棒状燃料元件包壳在失水事故时的鼓胀现象,本文提出将Cr涂层应用于板状燃料元件以抑制其起泡的方案。为研究Cr涂层对板状燃料元件起泡现象的抑制作用,本文采用有限元分析工具,分别添加Zr和Cr涂层的材料物性,并根据起泡现象的特征,考虑了Zr和Cr的热蠕变和受辐照硬化后的塑性行为。采用开发的工具对起泡退火实验进行了模拟,分析了温度和厚度对Cr涂层抑制作用的影响。研究结果表明:Cr涂层的屈服极限较低,在起泡现象发生时容易进入塑性阶段,从而不能有效地阻止起泡现象的产生;但其在大于700 K的高温下,较低的蠕变率能够降低起泡的高度,且温度越高降低的效果越明显。因此,Cr涂层可以抑制包壳的蠕变以降低起泡的高度。

关键词：板状燃料元件起泡 Cr涂层蠕变数值模拟

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低价锆氧化物Zr_(3)O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 952-965页

作者：周虹伶陈莉君杨晓玲刘许旸孙超栾佰峰重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室沈阳材料科学国家研究中心重庆400044 重庆大学航空航天学院重庆400044 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)... 详细信息

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr_(3)O晶形在0~1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr_(3)O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr_(3)O(R3c)>Zr_(3)O(R32)>Zr_(3)O(P6_(3)22);然而,在50 K时Zr_(3)O(R3c)转变成Zr_(3)O(R32),在540K时转变为Zr_(3)O(P6_(3)22)。相较于其他2种Zr_(3)O相,Zr_(3)O(R32)表现出更优越的力学性能。

关键词：第一性原理 Zr_(3)O 晶格动力学热力学性质弹性模量

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高燃耗下核燃料颗粒内部的应力状态及关键影响因素研究

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原子能科学技术 2022年第12期56卷 2646-2653页

作者：吕俊男杨烁赵毅李群龙冲生中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610213 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

高燃耗是先进反应堆堆芯的发展方向,高燃耗下核燃料内部微结构的精细化建模是燃料强度分析和性能评估的基础。本研究开发了高燃耗燃料颗粒微结构的自动化建模和力学计算程序,综合考虑燃料颗粒内气孔尺寸、位置的非均匀分布特征,系统分... 详细信息

高燃耗是先进反应堆堆芯的发展方向,高燃耗下核燃料内部微结构的精细化建模是燃料强度分析和性能评估的基础。本研究开发了高燃耗燃料颗粒微结构的自动化建模和力学计算程序,综合考虑燃料颗粒内气孔尺寸、位置的非均匀分布特征,系统分析了基体材料的力学性能、燃料颗粒间距、运行环境静水压力及裂变碎片损伤层对燃料颗粒开裂行为的影响规律。结果表明:燃料颗粒间距越大,燃料颗粒越不易开裂;裂变碎片损伤层的存在使得燃料颗粒开裂风险小幅增大;燃料颗粒内气孔尺寸、位置分布的非均匀性,会导致燃料颗粒从多处开裂,且颗粒在外层开裂的概率更大;开裂危险区普遍具有气孔尺寸较大且大气孔串联的特征;基体材料对燃料颗粒表面作用的约束压应力具有较大的波动性,但应力均值随燃料元件所受静水压力的增大而近乎线性增大;增大弥散燃料基体材料的弹性模量可在一定程度上抑制燃料颗粒的开裂行为;燃料元件所受静水压应力越大,燃料颗粒越不易开裂,而燃料颗粒间距缩小能削弱环境压应力的影响程度。本工作为高燃耗条件下弥散燃料安全评估及优化设计提供了分析方法及数值参考。

关键词：弥散燃料高燃耗燃料颗粒基体约束效应静水压力开裂行为

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^(90)Sr同位素温差电源结构设计与性能分析

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核动力工程 2023年第3期44卷 104-111页

作者：杜广瀚李玉鹏李根郭锐刘桂秀王进仕西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 华南理工大学电力学院广州510641 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

本研究设计了^(90)Sr同位素温差电源物理模型,主要包括热源、热电转换模块以及散热模块。在此基础上利用COMSOL软件对同位素电源进行有限元分析,得到了同位素电源的温度分布、电压以及功率输出特性。同时研究了热源功率衰减下的同位素... 详细信息

本研究设计了^(90)Sr同位素温差电源物理模型,主要包括热源、热电转换模块以及散热模块。在此基础上利用COMSOL软件对同位素电源进行有限元分析,得到了同位素电源的温度分布、电压以及功率输出特性。同时研究了热源功率衰减下的同位素电源输出特性,最后对热电材料的高度和横截面积进行了敏感性分析。研究结果表明,同位素电源最大输出功率为63.6 W,热电转换效率为7.6%,在15 a内电源最大输出功率由63.6 W衰减至24.4 W。敏感性分析发现电源内阻和最大输出功率随热电材料高度的增大而增大,随横截面积的减小而增大,研究结果对同位素电源在太空、深海等恶劣环境中的应用具有重要意义。

关键词：同位素电源热电转换输出功率热电转换效率敏感性分析

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锆合金包壳在微动磨蚀环境下的界面损伤行为

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中国表面工程 2022年第4期35卷 41-49页

作者：焦拥军李正阳蒲曾坪任全耀郑美银巫英伟秋穗正西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

锆合金燃料棒包壳在反应堆内会由于流致振动与定位格架发生微动磨蚀,现有研究并未考虑高温水环境下燃料棒包壳与格架之间的腐蚀加速磨损现象。通过微动磨损试验设备结合电化学工作站,研究不同外加电位(-0.8 V、-0.4 V、0 V、0.4 V和0.8V... 详细信息

锆合金燃料棒包壳在反应堆内会由于流致振动与定位格架发生微动磨蚀,现有研究并未考虑高温水环境下燃料棒包壳与格架之间的腐蚀加速磨损现象。通过微动磨损试验设备结合电化学工作站,研究不同外加电位(-0.8 V、-0.4 V、0 V、0.4 V和0.8V)下锆合金包壳的微动磨蚀行为。采用SEM、EDX、XPS、EPMA和三维光学显微镜对磨痕表面的微观形貌和化学成分等进行分析,探究不同外加电位下锆合金的摩擦氧化行为及微动损伤机理。结果表明:随着电位的增加,微动过程中的腐蚀电流增加,加速磨损过程中锆合金的氧化腐蚀,锆合金的微动损伤加剧。不同外加电位下磨痕表面均存在明显的犁沟及氧化物颗粒堆积,主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着外加电位的增加,锆合金的磨损深度和磨损率增加,这是因为电位的增加使得腐蚀加剧,从而磨损与腐蚀交互作用增强导致磨损率的增加。揭示了电位对锆合金包壳磨痕形貌、磨损量和摩擦腐蚀交互作用的影响规律,阐明了不同电位条件下锆合金的磨损机制,为锆合金包壳在长周期服役过程中磨损行为的分析和预测提供理论支撑。

关键词：锆合金电位微动磨蚀磨损机制

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金属增材制造技术在核工业领域的应用与发展

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粉末冶金技术 2022年第1期40卷 86-94页

作者：马青原杜沛南彭英博张瑞谦张伟中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证... 详细信息

增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证明了金属增材制造技术在核工业领域的优势。本文结合革新性反应堆技术在核材料中的应用背景,展望了增材制造技术在核材料领域的发展趋势。

关键词：金属增材制造核工业复杂构件轻量化

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异氰酸酯指数及固化温度对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

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高分子材料科学与工程 2022年第4期38卷 152-158页

作者：王贯春苗宗南倪龙周生态梁梅邹华维邱绍宇中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610041 四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

以均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐和多异氰酸酯为主要原料,采用一步法自由发泡方式成功制备出性能优异的轻质异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF),并研究了异氰酸酯指数(R)及固化温度对IBPIF性能的影响。轻质IBPIF的密度在10~25... 详细信息

以均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐和多异氰酸酯为主要原料,采用一步法自由发泡方式成功制备出性能优异的轻质异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF),并研究了异氰酸酯指数(R)及固化温度对IBPIF性能的影响。轻质IBPIF的密度在10~25 kg/m3之间,泡沫密度随着R和固化温度的升高而降低。扫描电镜结果表明,随着R值的提高,IBPIF的泡孔形貌变得更加规整,其平均孔径在0.30~0.55 mm之间,且随着R和固化温度的提高,其平均孔径均呈上升趋势。采用热重分析和极限氧指数评价泡沫的热稳定性和阻燃性能,泡沫初始热分解温度为234~272℃,800℃热残重为45%~51%,具有良好的热稳定性,提高固化温度有助于酰亚胺化过程的进行,从而提升材料的耐热性能。泡沫的热稳定性和阻燃性能随着R值的增加(0.9~1.2)呈先上升后降低的趋势。当固化温度为250℃,IBPIF的极限氧指数最高可达47.5%,表现出优异的阻燃性能。R值为1.0,固化温度为250℃时,IBPIF的综合性能最佳。该方法制备的聚酰亚胺泡沫有望在航空航天领域获得重要应用。

关键词：聚酰亚胺泡沫异氰酸酯指数固化温度阻燃

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考虑磁饱和的反应堆控制棒驱动机构混合等效磁网络模型分析

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核动力工程 2023年第S02期44卷 146-152页

作者：杨云徐奇伟赵一舟付国忠唐健凯重庆大学输配电装备及新技术国家重点实验室重庆400044 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

作为核反应堆中调节中子反应速率的执行机构,控制棒驱动机构(CRDM)的安全性和可靠性至关重要。本文提出了一种能快速、准确计算CRDM动态电磁特性的混合等效磁网络(MEMN)模型。该模型将等效磁路(EMC)法与磁阻网格(RN)法相结合,以平衡运... 详细信息

作为核反应堆中调节中子反应速率的执行机构,控制棒驱动机构(CRDM)的安全性和可靠性至关重要。本文提出了一种能快速、准确计算CRDM动态电磁特性的混合等效磁网络(MEMN)模型。该模型将等效磁路(EMC)法与磁阻网格(RN)法相结合,以平衡运算精度和速度之间的关系。引入磁通面积修正因子,以表征气隙磁通的边缘效应对气隙磁阻的影响。采用循环迭代的方法解决了导磁材料的非线性问题。通过本文模型的计算,得到了CRDM在不同工况下的磁密分布、线圈电感。本文模型适用于CRDM的快速优化设计和控制算法的研究。

关键词：控制棒驱动机构(CRDM) 磁路饱和等效磁网络模型(EMN) 有限元仿真(FEA)

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SiC陶瓷在钎焊过程中的6H到3C多型相变

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人工晶体学报 2023年第8期52卷 1516-1522页

作者：石浩江张瑞谦李鸣颜家振刘自豪白冬中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料国家重点实验室成都610213 四川大学机械工程学院成都610065

为探究钎焊过程对SiC陶瓷晶体结构的影响,为钎焊工艺设计提供理论及试验数据支撑,本研究采用纯Ni箔作为中间层在1100~1245℃下实现了6H-SiC的钎焊连接,并研究了焊缝以及6H-SiC基体与焊缝界面处的微观形貌。研究结果表明,少量Ni原子在钎... 详细信息

为探究钎焊过程对SiC陶瓷晶体结构的影响,为钎焊工艺设计提供理论及试验数据支撑,本研究采用纯Ni箔作为中间层在1100~1245℃下实现了6H-SiC的钎焊连接,并研究了焊缝以及6H-SiC基体与焊缝界面处的微观形貌。研究结果表明,少量Ni原子在钎焊过程中会扩散进入6H-SiC陶瓷,并以固溶形式存在,降低了6H-SiC层错能。随着钎焊温度升高,6H-SiC/焊缝界面处的焊后残余应力增大,当钎焊温度达到1245℃时,界面处的6H-SiC的(0001)面沿1/3<1100>方向产生滑移,6H-SiC切变形成3C-SiC。因此,SiC陶瓷在钎焊过程中受应力和钎料组成元素的作用发生相变,针对特殊环境使用的SiC陶瓷需要斟酌钎焊工艺对其晶体结构及性能的影响。

关键词： 6H-SiC 3C-SiC 相变钎焊残余应力

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考虑裂变气体释放的高燃耗燃料颗粒动态开裂行为研究

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应用力学学报 2023年

作者：晁昊宇董颖璇曹肸丞吕俊男李群机械结构强度与振动国家重点实验室西安交通大学航天航空学院反应堆燃料及材料重点实验室中国核动力研究设计院

陶瓷燃料在高燃耗条件下产生大量裂变气孔，气孔中释放至裂纹空腔的裂变气体对裂纹扩展行为具有较大的影响。本文开发了一种变内压作用下的裂纹动态扩展模型，实现了裂纹空腔内压与裂纹扩展过程相互耦合作用的动态开裂技术。内压大小随... 详细信息

陶瓷燃料在高燃耗条件下产生大量裂变气孔，气孔中释放至裂纹空腔的裂变气体对裂纹扩展行为具有较大的影响。本文开发了一种变内压作用下的裂纹动态扩展模型，实现了裂纹空腔内压与裂纹扩展过程相互耦合作用的动态开裂技术。内压大小随裂纹扩展而变化，同时开裂行为受内压大小的影响。并将此模型成功应用于高燃耗结构陶瓷燃料颗粒内的开裂行为模拟，研究了裂变气体释放对裂纹扩展的力学作用。基于全局内聚力单元模拟了裂纹产生和扩展过程，建立了气体释放对裂纹扩展力学作用的研究方法，分析了气体压力对燃料颗粒内部裂纹产生和扩展过程的影响。结果表明，气体总量不变情况下气体释放至裂纹空腔会基于气体压力和裂纹几何特征对裂纹扩展产生抑制的效果。对于不同气体初始压力的情况，气体初始压力越大，止裂时裂纹扩展长度越长。本文开发的动态裂纹模拟技术为精确研究弥散型燃料芯体失效提供了分析方法及数值参考，也为载荷与裂纹扩展相耦合的情况提供一种研究方法。

关键词：陶瓷燃料颗粒内聚力单元法动态开裂裂变气体

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