检索结果-内蒙古大学图书馆

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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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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基于隐式核热耦合和三维压力容器的压水堆典型事故分析

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原子能科学技术 2025年

作者：杨博文单建强葛莉西安交通大学核科学与技术学院

传统的基于系统分析程序的压水堆事故分析往往采用点堆模型和一维热工水力模型对堆芯和压力容器（RPV）进行建模。点堆模型忽略了堆芯功率的空间变化，无法对瞬态期间堆芯内的局部功率畸变进行描述。而冷却剂在RPV的一维简化建模则无法... 详细信息

传统的基于系统分析程序的压水堆事故分析往往采用点堆模型和一维热工水力模型对堆芯和压力容器（RPV）进行建模。点堆模型忽略了堆芯功率的空间变化，无法对瞬态期间堆芯内的局部功率畸变进行描述。而冷却剂在RPV的一维简化建模则无法对事故期间来自不同环路的冷却剂在下降段和下腔室内的扩散和混合进行较为精确的模拟。本文以系统分析程序NUSOL-SYS为基础，采用Picard迭代将该程序与三维中子动力学程序进行隐式耦合，并通过NEACRP基准题进行验证。通过两个单组件瞬态工况将Picard迭代与常用的算子分离法进行了对比计算，结果表明Picard迭代相较于传统的算子分离法具有更高的精度，在相同精度下能够使用较大的时间步长。最后以CPR1000型核电站为参考电站，对其RPV进行全三维的精细化建模，并将其用于压水堆典型的主蒸汽管道破裂事故瞬态分析。计算结果表明，相较于一维RPV，基于三维RPV模型计算出的功率再次升高时的全局和局部功率峰值都更大。敏感性分析结果表明，对于事故期间冷却剂失流的工况，堆芯横流对局部功率的影响更加明显，横流的存在使堆芯内的功率峰值降低17.49%。

关键词：压水堆核热耦合 Picard迭代压力容器三维建模主蒸汽管道破裂事故

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基于耗散粒子动力学的微通道内高分子运动规律研究

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工程热物理学报 2025年第3期46卷 872-878页

作者：周昊李逸飞范亮亮赵亮西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学仪器科学与技术学院西安710049

本文选用耗散粒子动力学的方法,构建了微通道内长链高分子运动模型,系统研究了高分子链的受限程度、雷诺数和通道结构对单个高分子链构象变化及运动规律的影响。研究发现,在直通道泊肃叶流动中,高分子链的质心分布呈双峰形状,且双峰的... 详细信息

本文选用耗散粒子动力学的方法,构建了微通道内长链高分子运动模型,系统研究了高分子链的受限程度、雷诺数和通道结构对单个高分子链构象变化及运动规律的影响。研究发现,在直通道泊肃叶流动中,高分子链的质心分布呈双峰形状,且双峰的位置、峰值与受限程度和雷诺数紧密相关。另外,本文发现调整T型通道的狭缝宽度,可控制不同链长的高分子链通过狭缝的周期,利用该机制可实现不同链长高分子的分离,在生物医学等领域具有应用价值。

关键词：耗散粒子动力学微流控微通道液固两相流颗粒分离

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核反应堆堆芯物理分析技术自主化研究及在商用压水堆中的应用

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中国科学:技术科学 2025年第1期55卷 66-76页

作者：吴宏春冯昊祖铁军肖喆文瞿平万承辉黄义涵马宇图汤勇强西安交通大学核科学与技术学院西安710049 重庆建安仪器有限责任公司重庆400060

核反应堆是核能应用的核心装置,核反应堆堆芯物理分析是核反应堆设计和运维的核心技术.但长期以来,我国核反应堆堆芯物理分析软件主要依赖进口,在核能技术全面自主化的进程中,核反应堆物理分析软件自主化已成为亟需解决的重大课题.本文... 详细信息

核反应堆是核能应用的核心装置,核反应堆堆芯物理分析是核反应堆设计和运维的核心技术.但长期以来,我国核反应堆堆芯物理分析软件主要依赖进口,在核能技术全面自主化的进程中,核反应堆物理分析软件自主化已成为亟需解决的重大课题.本文介绍了从源头评价核数据库、到应用核数据库制作、再到堆芯物理分析的全过程自主化研究成果,并在我国现役的华龙一号、M310及其改进型、VVER1000等代表性压水堆堆芯分析中实现了工业应用.应用结果表明:基于国产评价核数据库CENDL-3.2、国产核数据处理软件NECP-Atlas和国产压水堆堆芯物理分析软件Bamboo-C,对我国各种型号的压水堆堆芯关键安全参数的计算值与实测值之间的误差均满足工程应用需求,为核反应堆堆芯物理分析技术全过程国产化替代奠定了基础.

关键词：评价核数据库热散射律核数据库制作堆芯物理分析

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多约束鲁棒非负矩阵分解的冲击特征频带自适应分解方法

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西安交通大学学报 2025年第4期59卷 171-179,192页

作者：梁霖崔旭军胡文昊代普淼西安交通大学仪器科学与技术学院 710049西安西安交通大学机械工程学院 710049西安

针对非负矩阵分解(NMF)在轴承故障的冲击振动频带分解中存在能量导向引起的频带混叠问题,提出了一种面向冲击故障频带自适应分解的多约束鲁棒非负矩阵分解方法。首先,采用β散度自适应加权的误差函数来避免信号未知分布引起的风险,以信... 详细信息

针对非负矩阵分解(NMF)在轴承故障的冲击振动频带分解中存在能量导向引起的频带混叠问题,提出了一种面向冲击故障频带自适应分解的多约束鲁棒非负矩阵分解方法。首先,采用β散度自适应加权的误差函数来避免信号未知分布引起的风险,以信号频带数量作为分解秩的选择参考,通过对基矩阵施加正交约束实现自适应频带划分;其次,结合周期冲击响应时频谱的光滑频域和稀疏时域的特性,引入具有良好物理意义的光滑、稀疏约束,构建了面向振动时频谱的多约束鲁棒非负矩阵分解模型;最后,借助正则化技术和Stiefel流形优化方法设计了求解算法。仿真和实验结果表明,与多种NMF方法和典型频带选择方法相比,在面对缺陷引起的微弱冲击时,低频区间中往往存在着多种干扰源影响,所提分解模型能准确提取出高频区间的冲击响应频带,避免了能量导向的传统频带分解方式不足,约束项的引入则有效地提升了NMF的求解结果,增强了NMF方法在冲击特征频带微弱时的辨识能力。

关键词：冲击特征频带非负矩阵分解多约束频带分解

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压水堆燃料棒径向热膨胀建模方法及其影响分析研究

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核动力工程 2025年第1期46卷 30-35页

作者：周雨锋谢伟戎万承辉曹新白家赫郭林西安交通大学核科学与技术学院西安710049 台山核电合营有限公司广东江门529228

在压水堆功率运行过程中,燃料芯块和燃料棒包壳由于温度变化会出现不同程度的热膨胀现象,对堆芯物理计算具有重要影响。为了在两步法计算流程中精确考虑燃料棒径向热膨胀对堆芯物理分析结果的影响,本文基于堆芯物理分析软件Bamboo-C提... 详细信息

在压水堆功率运行过程中,燃料芯块和燃料棒包壳由于温度变化会出现不同程度的热膨胀现象,对堆芯物理计算具有重要影响。为了在两步法计算流程中精确考虑燃料棒径向热膨胀对堆芯物理分析结果的影响,本文基于堆芯物理分析软件Bamboo-C提出了燃料棒径向热膨胀精确建模方法,分别在组件计算和堆芯计算层面对燃料棒径向热膨胀导致的几何变化予以考虑,且在堆芯计算层面通过温度场的迭代收敛最终确定精确的几何膨胀尺寸。本文以EPR1750机组为研究对象,对各燃料循环启动物理试验和功率运行过程进行计算,结果表明,与等温温度系数实测值的误差平均值由-3.065 pcm/K(1pcm=10^(–5))降低至-1.870 pcm/K,与临界硼浓度实测值的误差平均值由-5.9ppm(1ppm=10^(–6))、-5.7ppm降低至-2.5ppm、-2.7ppm。因此,本文提出的压水堆燃料棒径向热膨胀建模方法能够在一定程度上提高EPR1750机组关键安全参数的计算精度,具有一定的工程应用价值。

关键词：燃料棒径向热膨胀温度系数临界硼浓度 Bamboo-C软件

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基于小样本学习的水基纳米流体导热系数预测

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中国科学:技术科学 2025年第3期55卷 442-450页

作者：陈立斌赵鲲吴浩齐郭冲何茂刚西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学计算机科学与技术学院西安710049

纳米流体导热系数的明显非线性特征导致预测其导热系数是一项具有挑战性的工作.本文引入灰色模型小样本观测序列预测模型,采用DAN-TR(DAN with three branches for regression)网络,通过“迁移学习+数值拟合伪标记”方法对纳米流体导热... 详细信息

纳米流体导热系数的明显非线性特征导致预测其导热系数是一项具有挑战性的工作.本文引入灰色模型小样本观测序列预测模型,采用DAN-TR(DAN with three branches for regression)网络,通过“迁移学习+数值拟合伪标记”方法对纳米流体导热系数进行预测.考虑到有限的样本大小,直接拟合将导致拟合不足和网络精度降低,因此通过灰色模型拟合实际数据,初步生成了大量的伪标记数据.使用这些伪标签数据进行模型训练,随后再用实际数据对模型进行微调以获得更精确的结果.在对DAN-TR小样本学习网络进行优化之后,本文提出的方法对CuO-H_(2)O和Al_(2)O_(3)-H_(2)O系统都显示了良好的预测性能.

关键词：导热系数纳米流体小样本学习网络

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难熔高熵合金辐照损伤计算模拟研究进展

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中国材料进展 2025年第1期44卷 74-83,123,124页

作者：李靖张晨徐西强魏峥张怡卓 SHEHU Adam Ibrahim 张平苏钲雄施坦卢晨阳西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

核能具有高能量密度、零碳排放、可持续性强以及稳定供电等优点,受到了世界各国的广泛关注。然而,关键堆芯材料长时间暴露在高温、高剂量的中子辐照环境下,不可避免地产生各种类型的辐照损伤缺陷,对材料的力学性能及服役寿命提出了严峻... 详细信息

核能具有高能量密度、零碳排放、可持续性强以及稳定供电等优点,受到了世界各国的广泛关注。然而,关键堆芯材料长时间暴露在高温、高剂量的中子辐照环境下,不可避免地产生各种类型的辐照损伤缺陷,对材料的力学性能及服役寿命提出了严峻的挑战。难熔高熵合金具有较高的熔点、良好的高温力学性能以及抗辐照性能,在先进高温核反应堆结构材料方面具有很大的应用潜力。由于难熔高熵合金的多样性与合金中主元的复杂性,合金中辐照缺陷的基本热力学与动力学性质为目前研究的主要方向,对理解合金抗辐照损伤机理至关重要。目前的研究主要采用第一性原理和分子动力学等原子尺度模拟计算方法,随着研究的深入,在更高空间尺度和更长时间尺度的辐照损伤演化计算研究方面也取得了初步进展。围绕近年来核用难熔高熵合金点缺陷与缺陷团簇能量性质、辐照缺陷的产生与分布、辐照缺陷的扩散与演化3个方面的模拟计算研究进展进行了总结,并在此基础上对核用难熔高熵合金的下一步辐照损伤模拟研究作出展望。

关键词：难熔高熵合金辐照损伤缺陷行为第一性原理计算分子动力学

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