检索结果-内蒙古大学图书馆

硝酸剥离-盐模板法制备介孔石墨相氮化碳材料及其光催化还原U(Ⅵ)性能研究

原子能科学技术 2025年第3期59卷 540-549页

作者：于明玥郝帅黄文珑蒋冬梅夏良树南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学创新创业学院湖南衡阳421001

在实现双碳目标的背景下,核能作为清洁能源的替代品,对铀资源的需求不断增加,而由此产生的含铀废水对环境和健康构成了巨大威胁。光催化技术因其高效去除重金属和有机污染物的能力而备受关注。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4),CN)因其独特的... 详细信息

在实现双碳目标的背景下,核能作为清洁能源的替代品,对铀资源的需求不断增加,而由此产生的含铀废水对环境和健康构成了巨大威胁。光催化技术因其高效去除重金属和有机污染物的能力而备受关注。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4),CN)因其独特的光催化性能在这一领域展现出广阔的应用前景。为了拓宽g-C_(3)N_(4)的光响应范围,使得更多活性位点具备利用价值,本文采用硝酸剥离-盐模板法制备介孔g-C_(3)N_(4)复合材料Na-HNO_(3)-CN,并采用SEM、BET、FT-IR、XRD等手段对其进行表征,进而研究其光催化还原U(Ⅵ)的性能。结果表明,Na-HNO_(3)-CN的结构呈三维立体多孔蜂窝状,与传统g-C_(3)N_(4)相比,Na-HNO_(3)-CN的表面积从5.38 cm^(3)/g增加至47.11 cm^(3)/g,孔容从0.12 cm^(3)/g增加到0.20 cm^(3)/g,可见光吸收范围从450 nm拓宽至550 nm,吸收边带发生红移,光电流响应远高于CN;其中CN与NaCl比例为3∶1的Na-HNO_(3)-CN对U(Ⅵ)的去除率达95.59%,约是块状CN的4.8倍;其还原反应速率常数(0.0198 min^(-1))是CN(0.0018 min^(-1))的11倍,具有优异的光催化还原U(Ⅵ)性能,表明介孔石墨氮化碳复合材料在环境修复特别是铀污染废水处理方面有较大的应用潜力。本文研究结果不仅揭示了Na-HNO_(3)-CN复合材料在光催化还原U(Ⅵ)方面优越的性能,也为未来开发高效光催化材料提供了新的思路。

关键词：石墨相氮化碳硝酸剥离-盐模板法铀光催化

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质子累积辐照效应对CMOS图像传感器饱和输出的影响

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物理学报 2025年第2期74卷 137-148页

作者：彭治钢白豪杰刘方李洋何欢李培贺朝会李永宏西安交通大学核科学与技术学院西安710049

本文通过辐照实验和TCAD仿真,研究了质子累积辐照导致四晶体管钳位光电二极管(4T PPD)CMOS图像传感器的饱和输出变化机理.实验采用的质子能量为12 MeV和60 MeV,最高质子注量为2×10^(12)cm^(-2).实验结果表明:12 MeV和60 MeV质子最... 详细信息

本文通过辐照实验和TCAD仿真,研究了质子累积辐照导致四晶体管钳位光电二极管(4T PPD)CMOS图像传感器的饱和输出变化机理.实验采用的质子能量为12 MeV和60 MeV,最高质子注量为2×10^(12)cm^(-2).实验结果表明:12 MeV和60 MeV质子最高注量辐照后分别导致转换增益增大8.2%和7.3%,满阱容量分别减小7.3%和3.8%.饱和输出在12 MeV质子辐照下变化趋势不显著,在60 MeV质子辐照下增大3%.在TCAD仿真中,建立了单个三维4T PPD像元模型,开展了质子累积辐照效应仿真来分析损伤机理.仿真结果表明像元饱和输出的变化由满阱容量、复位晶体管的物理特性和浮置扩散区的电容决定,但它们具有不同的影响.具体而言,满阱容量的降低导致饱和输出减小,而复位晶体管的辐照效应导致饱和输出增大.辐照导致浮置扩散区的电容减小,从而使转换增益增大,进而饱和输出增大.上述工作较为全面地揭示和分析了辐照后饱和输出的变化机理,研究成果对CMOS图像传感器的辐射损伤分析具有一定的指导意义.

关键词： CMOS图像传感器总剂量效应饱和输出满阱容量转换增益

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基于改进DMD和LSTM的铅铋快堆上腔室热分层降阶分析模型研究

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核技术 2025年第4期48卷 139-149页

作者：温从义邓俊杰刘紫静李卫赵鹏程南华大学核科学技术学院衡阳421000

事故紧急停堆后铅铋快堆上腔室发生的热分层现象对堆内结构完整性和自然循环余热排出能力具有显著影响。基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法开展热分层现象研究,存在计算资源开销大、耗时长等问题,而现有的标准... 详细信息

事故紧急停堆后铅铋快堆上腔室发生的热分层现象对堆内结构完整性和自然循环余热排出能力具有显著影响。基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法开展热分层现象研究,存在计算资源开销大、耗时长等问题,而现有的标准动态模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)方法对热分层现象的预测效果不佳。本文首先基于CFD程序FLUENT得到高精度全阶快照;然后在截断DMD的基础上,依据特征频率压缩时间步样本,并结合长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络构建热分层降阶模型。通过与CFD全阶热分层模拟对热分层现象进行对比分析,该热分层降阶模型能较好地模拟上腔室温度分布、实现对热分层现象的快速预测。

关键词：动态模态分解长短期记忆神经网络铅铋快堆上腔室热分层温度振荡

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基于组合神经网络模型的快堆堆芯瞬态热工水力参数预测方法研究

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核技术 2025年第4期48卷 99-111页

作者：赵梓炎赵鹏程刘紫静李卫于涛南华大学核科学技术学院衡阳421001

对于反应堆热工水力参数的预测,现有的研究多使用单一神经网络的预测方法,但在噪声较大的情况下,单一神经网络不能很好地剔除噪声的影响。本文使用基于经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)与奇异谱分析法(Singular Spectr... 详细信息

对于反应堆热工水力参数的预测,现有的研究多使用单一神经网络的预测方法,但在噪声较大的情况下,单一神经网络不能很好地剔除噪声的影响。本文使用基于经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)与奇异谱分析法(Singular Spectrum Analysis,SSA)结合自适应径向基神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBF)的组合模型提高堆芯热工参数瞬态预测的精度。采用1/2中国实验快堆(China Experimental Fast Reactor,CEFR)为研究对象,使用快堆子通道程序SUBCHANFLOW生成瞬态堆芯热工水力参数的时间序列,并利用组合神经网络模型对堆芯质量流量和包壳表面最高温度时间序列进行单步预测和连续预测。结果表明:相对于单一RBF神经网络,EMD-RBF组合神经网络和EMD-SSA-RBF组合神经网络对质量流量的单步预测误差分别下降41.2%和86.7%,对包壳表面最高温度的单步预测误差分别下降44.7%和60.5%,明显地降低了连续预测误差,且计算时间较短。该方法相比于深度神经网络有一定的优势,对于提高反应堆在工程应用中的安全性有一定的参考价值。

关键词：经验模态分解奇异谱分析径向基神经网络热工参数预测快堆

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基于二阶矩闭合模型的液态金属圆管混合对流数值研究

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原子能科学技术 2025年第2期59卷 360-371页

作者：郭跃峰苏兴康王冠陈起健顾龙兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000

液态金属反应堆以低普朗特数液态金属为冷却剂,其在燃料组件内的流动存在混合对流状态,浮力引起的自然对流对液态金属对流换热具有重要影响。本文基于OpenFOAM开发二阶矩闭合模型(DHFM),并引入浮力项,采用SST-k-ω-DHFM模型研究NaK在不... 详细信息

液态金属反应堆以低普朗特数液态金属为冷却剂,其在燃料组件内的流动存在混合对流状态,浮力引起的自然对流对液态金属对流换热具有重要影响。本文基于OpenFOAM开发二阶矩闭合模型(DHFM),并引入浮力项,采用SST-k-ω-DHFM模型研究NaK在不同倾斜角度、不同壁面热流的管道内的混合对流特性。研究结果表明:雷诺数Re较大时,强迫对流为影响对流传热的主要因素,浮力引起的自然对流忽略不计,轴向惯性力在对流换热中起主导作用;Re较小时,倾斜角度引起的浮力项改变引起自然对流强度的改变,影响液态金属对流传热,此时自然对流占主导作用,具体表现为温度、横向流分布扭曲、不均匀性。随着Re的减小,湍动能k逐渐减小,温度脉动kθ逐渐增大。Re较小时,轴向局部努塞尔数Nu_(local)随倾斜角度的增大而增大,增幅约为1.3%~3.5%。随着Re的增加,自然对流的影响减弱,倾斜角度引起的Nulocal差异也不显著。当液态金属的流动以自然对流为主时,壁面热流的增加有助于增强自然对流对传热的影响,表现为Nu_(local)增加,增加幅度约为1.05%~11.55%。本文结果可为液态金属混合对流特性研究提供数据,丰富液态金属混合对流特性研究。

关键词：二阶矩闭合模型浮力项倾斜角度 OpenFOAM

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基于LSTM回归算法的缪子定位模拟研究

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核技术 2025年第2期48卷 44-56页

作者：张海峰罗思远刘相满何列肖万成尹隆乡王克邹雨辰刘雨晨王晓冬南华大学核科学技术学院衡阳421001 先进核能技术设计与安全教育部重点实验室衡阳421001 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 兰州大学核科学与技术学院兰州730000

利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便... 详细信息

利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便、低成本且高精度的缪子径迹探测系统设计,本研究基于Geant4软件,对无切割式的方形和圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增器(Silicon Photonmultipliers,SiPMs)的探测器进行模拟研究,使用SiPM收集的光子数和触发SiPM响应的时间作为特征参数,采用人工智能回归算法作为缪子定位的方法。模拟结果表明:以光子数作为特征参数的回归算法中,长短时间记忆(Long Short Term Memory,LSTM)算法在三种回归算法中的精度最高;在LSTM算法下,探测器上表面耦合12个SiPM的位置分辨率可达到厘米级别;当使用光子数和触发时间作为特征参数时,在探测器侧边仅耦合6个SiPM的位置分辨率同样能达到厘米级别,且与大面积塑料闪烁体四角耦合光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的探测器在实验中对缪子定位得到的结果吻合。本研究使用LSTM回归算法作为缪子定位算法,提出的在塑料闪烁体侧边耦合6个SiPM的探测器系统结构简便、制造成本低且定位精度达到厘米级别。

关键词：缪子探测器长短时间记忆算法硅光电倍增器缪子定位

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核数据随机抽样中概率密度分布选取方法研究

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核动力工程 2025年第2期46卷 38-47,I0003页

作者：王毅箴郝琛哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001

提供符合核数据已知统计矩信息和物理约束的随机扰动样本,是核数据作为分析输入的各类堆芯物理计算相关的统计学习算法的基础。合理扰动的核数据样本是保证堆芯物理响应量特征提取、降阶建模等数据驱动人工智能模型预测准确性的重要因... 详细信息

提供符合核数据已知统计矩信息和物理约束的随机扰动样本,是核数据作为分析输入的各类堆芯物理计算相关的统计学习算法的基础。合理扰动的核数据样本是保证堆芯物理响应量特征提取、降阶建模等数据驱动人工智能模型预测准确性的重要因素之一。选取能够满足核数据自身物理约束特征的概率密度分布是保证上述核数据随机抽样合理性的关键。本文针对核数据库中常见的两类物理约束特征,即非负性取值约束(例如裂变产额数据、核反应截面数据等)以及归一化约束(例如衰变分支比等),研究其对应的概率密度分布选取方法并提供相应的抽样算法。结合评价核数据库中提供的核数据不确定度信息,本文对不同概率密度分布下的核数据随机抽样效果进行对比,并给出概率密度分布的选取建议。

关键词：对数正态分布广义Dirichlet分布随机抽样核数据不确定性分析

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铅铋合金填充间隙的SiC复合包壳燃料棒初步设计

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核技术 2025年第2期48卷 181-190页

作者：张睿潇贺亚男章静巫英伟田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学核科学与技术学院西安710049

SiC复合包壳热导率在辐照后显著下降,且在发生芯块-包壳机械相互作用时会受到较大的拉应力导致失效。为改善SiC材料导热性能差导致燃料温度过高及芯块-包壳机械相互作用导致包壳失效的问题,提出了使用液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutecti... 详细信息

SiC复合包壳热导率在辐照后显著下降,且在发生芯块-包壳机械相互作用时会受到较大的拉应力导致失效。为改善SiC材料导热性能差导致燃料温度过高及芯块-包壳机械相互作用导致包壳失效的问题,提出了使用液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)填充芯块-包壳间隙的设计。基于FRAPCON程序添加了芯块-包壳间隙材料填充模型,对液态铅铋合金填充间隙的双层SiC包壳燃料棒进行了初步分析,并优化了设计参数。对比了三种燃料棒(UO_(2)-SiC、含中心孔的UO_(2)-SiC、UO_(2)-LBE-SiC)在正常运行工况下的性能。结果表明:中心孔芯块设计不能避免UO_(2)-SiC燃料棒的失效,优化设计后的UO_(2)-LBE-SiC燃料峰值温度下降约200 K,LBE填充芯块-包壳间隙也避免了芯块-包壳机械相互作用的发生,外层包壳最大拉应力为5 MPa,燃料棒失效概率小于1×10^(-6),可满足安全性要求。

关键词： SiC复合包壳失效概率优化设计液态金属填充燃料性能

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人工智能算法在核反应堆热工水力预测分析中的初步探索

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核动力工程 2025年第2期46卷 127-140页

作者：章静王明军田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学核科学与技术学院西安710049

人工智能算法快速预测、自学习与强泛用性的优势已应用于解决核反应堆热工水力现象和机理复杂的问题,包括热工水力参数预测、热工安全分析程序优化与计算流体动力学(CFD)效率提升等。本文回顾了人工智能算法在流型、沸腾换热及临界流等... 详细信息

人工智能算法快速预测、自学习与强泛用性的优势已应用于解决核反应堆热工水力现象和机理复杂的问题,包括热工水力参数预测、热工安全分析程序优化与计算流体动力学(CFD)效率提升等。本文回顾了人工智能算法在流型、沸腾换热及临界流等热工水力参数预测研究现状,针对严苛运行条件下机理不明、预测范围局限性问题,基于人工智能非线性快速预测优势扩展分析范围与精度;针对热工分析程序受限于参数模型的问题,利用人工智能自学习、自适应与极强泛用性优势,通过模型校准及数据同化技术提升复杂现象参数识别能力与预测性能;基于模型降阶与快速预测,提高热工水力物理场复杂现象参数的计算效率和多维复现重构能力。提出人工智能算法在反应堆系统大型关键设备全寿期准确预测、液态金属快堆等新型先进反应堆的加快设计迭代、跨尺度多物理场复杂交互的加速优化的未来应用前景。

关键词：人工智能核反应堆热工水力计算流体动力学(CFD) 热工水力参数预测安全分析程序

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磁场位形对内交换模不稳定性影响的研究

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核聚变与等离子体物理 2025年第1期45卷 104-110页

作者：高正坤杨文军龚学余钟翊君南华大学核科学技术学院衡阳421001 南华大学电气工程学院衡阳421001

基于J-TEXT装置参数,采用VMEC程序,设计了4种等离子体电流分布与安全因子分布的磁场位形。使用Mercier判据来对不同磁场位形下的内交换模不稳定性进行判定,分析了4种磁剪切——正磁剪切、无磁剪切、反磁剪切和弱正剪切对Mercier判据的影... 详细信息

基于J-TEXT装置参数,采用VMEC程序,设计了4种等离子体电流分布与安全因子分布的磁场位形。使用Mercier判据来对不同磁场位形下的内交换模不稳定性进行判定,分析了4种磁剪切——正磁剪切、无磁剪切、反磁剪切和弱正剪切对Mercier判据的影响,发现正磁剪切抑制内交换模不稳定性的效果最好,而且正磁剪切越强烈,其对内交换模不稳定性的抑制作用越好。

关键词：内交换模磁场位形理想磁流体不稳定性

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