检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第15期73卷 162-171页

作者：陈暾崔节超李敏陈文孙志鹏付宝勤侯氢四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 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610200

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_... 详细信息

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_(2)稳定性,然而Sn,Nb对t-ZrO_(2)含量和t-m相变的影响机制尚不明晰.本文基于第一性原理计算了不同价态Sn,Nb掺杂ZrO_(2)的晶体结构性质、形成焓和氧空位形成能,从原子尺度揭示了Sn,Nb对ZrO_(2)稳定性的影响机理.研究表明Sn^(2+),Nb^(3+)引起显著晶格膨胀;Sn^(4+)则造成轻微晶格膨胀,而Nb^(5+)引起晶格收缩,可见高氧化态下Nb比Sn更利于减小氧化膜的内应力.低价合金元素降低ZrO_(2)稳定性,且会增大t,m相形成能差距;高价的Nb^(5+),Sn^(4+)均可提高t-ZrO_(2)相对稳定性从而抑制t-m相变,其中Nb^(5+)效果显著,Sn^(4+)则作用微弱.0—3.5 GPa范围内,t-ZrO_(2)相对稳定性随压力增大而增强.合金元素的低价态比高价态更利于在t-ZrO_(2)中形成氧空位,因而在氧化膜/金属界面附近低氧化态区域,低价元素和压应力是稳定t-ZrO_(2)的主要因素.通过电子结构分析,发现氧空位形成能与合金元素离子和氧空位间的电荷转移幅度(或电子局域化程度)呈正相关.这些结果有助于针对锆合金耐腐蚀性的成分优化和结构设计.

关键词：第一性原理 Zr-Sn-Nb 合金氧化膜相稳定性

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基于非平衡相变的超临界二氧化碳离心压缩机气动性能分析

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工程热物理学报 2024年第9期45卷 2631-2639页

作者：黄哲杨雯梁铁波沈昕欧阳华杜朝辉上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 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 上海非碳基能源转换与利用研究院上海200240

作为超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环的核心动力部件,准确分析近临界工况下压缩机的气动热力性能及损失特性对循环的高效运行至关重要。SCO_(2)压缩机在近临界点工作时易发生凝结,且凝结过程具有非平衡性,因此本文建立了基于欧拉–... 详细信息

作为超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环的核心动力部件,准确分析近临界工况下压缩机的气动热力性能及损失特性对循环的高效运行至关重要。SCO_(2)压缩机在近临界点工作时易发生凝结,且凝结过程具有非平衡性,因此本文建立了基于欧拉–欧拉源项的SCO_(2)非平衡冷凝模型,并与平衡冷模型对比,评估了非平衡冷凝过程对SCO_(2)离心压缩机气动热力性能的影响。结果表明,非平衡冷凝模型对压缩机效率预测的结果更加准确;此外,非平衡的冷凝过程将导致压缩机的实际进口流量增加并使压缩机更快到达近喘振工况。

关键词：超临界二氧化碳离心压缩机非平衡相变数值分析气动性能

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腐蚀对微结构金属试样表面沸腾换热特性的影响研究

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核技术 2023年第6期46卷 145-150页

作者：欧阳琨许巍刘晓晶何晓强上海交通大学核科学与工程学院上海200240 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

大量现有研究表明,使用合适的表面改性方法能够强化沸腾换热效果,使其在压水堆内有着广阔的潜在应用前景。但对于堆内高温高压碱性环境,这种强化换热效果能否长时间维持却鲜有研究。使用激光加工的方式,在不锈钢板状试样表面分别加工微... 详细信息

大量现有研究表明,使用合适的表面改性方法能够强化沸腾换热效果,使其在压水堆内有着广阔的潜在应用前景。但对于堆内高温高压碱性环境,这种强化换热效果能否长时间维持却鲜有研究。使用激光加工的方式,在不锈钢板状试样表面分别加工微槽、微孔、微柱三种微结构,将试样置于模拟实际堆内工况的高温高压反应釜中开展长达200 d的腐蚀实验,并对腐蚀前后试样进行池式沸腾实验与可视化研究。结果表明:三种微结构试样表面临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)均随腐蚀时间的增加先升高后降低,其中微孔试样在核态沸腾起始有着最大的气泡生成速率,微槽试样有着最高的CHF。

关键词：腐蚀表面改性沸腾换热微结构可视化

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压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积生长预测模型

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核动力工程 2023年第5期44卷 210-215页

作者：陈佳杰刘晓晶杜思佳王嘉庚何辉上海交通大学核科学与工程学院上海200240 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

为建立压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积层(CRUD)厚度的预测方法,本文以典型压水堆一回路为研究对象,针对压水堆内水化学和物理条件对CRUD沉积的影响,建立了CRUD沉积生长模型。模型预测结果与Sizewell B核电厂实际运行数据相比具... 详细信息

为建立压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积层(CRUD)厚度的预测方法,本文以典型压水堆一回路为研究对象,针对压水堆内水化学和物理条件对CRUD沉积的影响,建立了CRUD沉积生长模型。模型预测结果与Sizewell B核电厂实际运行数据相比具有相同的生长量级和趋势,可用于压水堆燃料棒包壳CRUD沉积行为的定量预测。在此基础上,本文研究了热流密度、H_(2)浓度以及Li^(+)浓度对腐蚀产物生长的影响,结果表明:燃料元件表面非沸腾段CRUD厚度受热流密度变化的影响较小,而沸腾段CRUD厚度随热流密度上升而增加;CRUD厚度随着系统H_(2)浓度的提高而增加;提高系统内Li浓度有助于抑制氧化腐蚀产物的沉积。

关键词：压水堆燃料棒包壳氧化腐蚀产物沉积层(CRUD) 沉积生长模型

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核主泵推力轴承边界润滑状态评判

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核动力工程 2025年

作者：马浩翔王岩杨建刚崔怀明徐仁义匡成骁东南大学能源与环境学院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

润滑状态对轴承磨损影响很大。本文提出一种根据比压-边界润滑转速(P-ω)函数曲线判断核电厂反应堆冷却剂泵(简称核主泵)推力轴承边界润滑状态的方法,通过搭建推力轴承试验台,监测扭矩变化,确定不同温度和比压下的边界润滑转速,以获得P... 详细信息

润滑状态对轴承磨损影响很大。本文提出一种根据比压-边界润滑转速(P-ω)函数曲线判断核电厂反应堆冷却剂泵(简称核主泵)推力轴承边界润滑状态的方法,通过搭建推力轴承试验台,监测扭矩变化,确定不同温度和比压下的边界润滑转速,以获得P-ω函数曲线。比压升高后边界润滑转速升高;曲线上方是流体润滑区,下方是边界润滑区。基于雷诺方程建立可倾瓦推力轴承模型,分析了不同进口油温、不同油膜厚度下润滑转速与比压的关系,结果表明,油膜厚度减小到2.5μm时,计算得到P-ω函数曲线与试验结果基本一致;进口油温提高会导致黏度下降,P-ω函数曲线整体上移。本研究可为核主泵推力轴承润滑状态判断提供指导。

关键词：核电厂反应堆冷却剂泵(简称核主泵) 推力轴承边界润滑比压-转速(P-ω)函数曲线

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一回路氮气稳压系统瞬态模拟研究

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核动力工程 2022年第3期43卷 33-37页

作者：闫新龙李毅罗涵禹田野中国核动力研究设计院成都610213 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

基于氮气稳压基本原理,采用集总参数法开发了氮气稳压系统瞬态模拟程序,该模型突破了现有独立稳压器模型的局限,实现了一回路系统与氮气稳压器的直接耦合,并采用浮动式核电站氮气稳压系统试验数据对程序进行了验证。在此基础上,提出了... 详细信息

基于氮气稳压基本原理,采用集总参数法开发了氮气稳压系统瞬态模拟程序,该模型突破了现有独立稳压器模型的局限,实现了一回路系统与氮气稳压器的直接耦合,并采用浮动式核电站氮气稳压系统试验数据对程序进行了验证。在此基础上,提出了一种基于敏感性分析的氮气稳压系统设计方法,与现有设计方法相比,该设计方法可以得到氮气稳压系统的优化配置方案,同时通过适配性设计,可以确保氮气稳压系统在启动过程中,压力不超过一回路系统温度压力限制曲线。

关键词：反应堆氮气稳压瞬态模拟冷启动

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U-10Mo/Al燃料组件堆内辐照-热流固耦合行为研究

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核动力工程 2023年第S02期44卷 11-16页

作者：袁攀王浩煜黄山刘孟龙岳题任全耀秦勉郑乐乐郭子萱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

为研究U-10Mo/Al燃料组件堆内辐照变形对其机械行为和热工水力行为特性的影响,基于辐照-热流固耦合分析方法,通过将非均匀辐照条件引入到燃料组件辐照-热力耦合行为的三维有限元模拟中,开展了U-10Mo/Al燃料组件堆内辐照环境下的机械和... 详细信息

为研究U-10Mo/Al燃料组件堆内辐照变形对其机械行为和热工水力行为特性的影响,基于辐照-热流固耦合分析方法,通过将非均匀辐照条件引入到燃料组件辐照-热力耦合行为的三维有限元模拟中,开展了U-10Mo/Al燃料组件堆内辐照环境下的机械和热工水力行为研究,计算分析了辐照条件下燃料组件随时间和空间变化的结构力学场和温度场的分布和演化规律。研究结果表明,U-10Mo/Al燃料组件在流场、温度场、机械力学的耦合作用下展现出典型的机械变形行为,支撑板和燃料元件均产生一定程度的弯曲;燃料组件的温度场表现出典型的非均匀空间分布特性,温度峰值出现在燃料元件肿胀量最大的位置;燃料芯体边角区域包壳、芯体的应力整体高于中心区域和支撑板。

关键词：燃料组件辐照效应热流固耦合机械变形热工水力

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锆合金燃料包壳Cr基涂层的微观结构及微动磨损性能

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中国表面工程 2025年

作者：余建国李正阳宁闯明余施佳蔡振兵西南交通大学摩擦学研究所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

压水堆（Pressurized water reactors， PWRs）内流致振动（Flow induced vibration， FIV）导致的定位格架与燃料棒之间的微动磨损（Grid-to-rod fretting， GTRF）是压水堆燃料包壳失效的主要原因，它可能导致燃料包壳破损，进而引发... 详细信息

压水堆（Pressurized water reactors， PWRs）内流致振动（Flow induced vibration， FIV）导致的定位格架与燃料棒之间的微动磨损（Grid-to-rod fretting， GTRF）是压水堆燃料包壳失效的主要原因，它可能导致燃料包壳破损，进而引发放射性物质泄漏等一系列严重事故的发生。Cr基涂层作为事故容错燃料（Accident tolerant fuel， ATF）包壳最有发展前景的候选涂层之一，其微动磨损性能研究对于提升核反应堆的安全性、效率和应对复杂服役环境挑战具有重要意义。采用磁控溅射工艺在锆合金表面制备了Cr、CrN、CrAlN和CrAlSiN等四种涂层，分析了涂层的微观结构和物相组成。开展微动磨损试验，探究了锆合金及不同涂层的微动磨损性能及磨损机理。结果表明：不同涂层表面有金属熔滴形成的颗粒物，表面结构致密且硬度相较于锆合金基体更高，其中，CrN涂层表面最为光滑，粗糙度仅为0.10 μm。不同涂层的磨损深度及磨损率相较于锆合金均显著降低，CrN涂层和CrAlSiN涂层磨损程度近似且最轻，其磨损率约为锆合金的1/7，磨损深度约为锆合金的1/5。综合该两种涂层的表面完整性及耐磨损性能，CrN涂层更优。锆合金磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损，而不同涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。以上研究成果对于提升ATF材料性能、揭示磨损机制以及推动技术创新与应用的起到重要作用。

关键词： Cr基涂层锆合金微观结构微动磨损磨损机理

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堵流条件下矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法研究

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核动力工程 2023年第S01期44卷 1-8页

作者：陈佳跃王泽锋王啸宇陈焕栋中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082 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

为建立矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法,针对板型燃料元件的安全分析提供新的模拟方法和工具,本研究采用一维两流体模型和燃料元件二维导热模型开发热工水力瞬态分析程序,对堵流条件下非均匀流动传热进行模拟。通过数值模拟得到不... 详细信息

为建立矩形并联通道非均匀流动传热模拟方法,针对板型燃料元件的安全分析提供新的模拟方法和工具,本研究采用一维两流体模型和燃料元件二维导热模型开发热工水力瞬态分析程序,对堵流条件下非均匀流动传热进行模拟。通过数值模拟得到不同堵流工况下流量分配和燃料温度分布,此外对4种不同功率分布下燃料元件二维导热效应进行研究。研究结果表明,堵流后并联通道流量和传热量将重新分配,二维导热模型使燃料元件截面温度场分布更均匀。本文开发的热工水力瞬态分析程序能够用于板型燃料元件非均匀流动传热现象的模拟。

关键词：板型燃料堵流矩形通道并联通道

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反应堆系统泵类设备浮筏隔振设计及筏架参数敏感性分析

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核动力工程 2023年第S02期44卷 50-54页

作者：王禹蔡龙奇赖建永李旸魏博汪冉刘帅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

反应堆系统泵类设备是船舶核动力装置重要的振动噪声源,目前实际工程中多数采用单层隔振措施,减振效果有限,为满足总体振动噪声控制的新要求,引入了浮筏隔振技术,但反应堆系统浮筏隔振技术刚起步,还停留在满足基本布置及减振需求的简单... 详细信息

反应堆系统泵类设备是船舶核动力装置重要的振动噪声源,目前实际工程中多数采用单层隔振措施,减振效果有限,为满足总体振动噪声控制的新要求,引入了浮筏隔振技术,但反应堆系统浮筏隔振技术刚起步,还停留在满足基本布置及减振需求的简单式筏架结构上,对筏架自身结构参数的研究较少。本文首次针对反应堆系统泵类设备开展筏架多样化结构设计,提出了3种不同的筏架结构,并进行了综合性能对比,掌握了不同筏架结构特点,并针对低频减振效果较好的框架式筏架结构开展了参数敏感性研究,获取了筏架刚度参数与质量参数对浮筏隔振系统减振效果的影响规律,为反应堆系统泵类设备浮筏结构选型及设计提供理论支撑。

关键词：振动噪声控制浮筏隔振筏架结构设计敏感性分析

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