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原子能科学技术
原子能科学技术

万钢

月刊

1000-6931

yzk@ciae.ac.cn

010-69358024

102413

北京市275-65信箱

原子能科学技术/Journal Atomic Energy Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊由中国原子能科学研究院主办，1959年创刊，国内外公开发行，全国性学术与技术兼顾的原子能类核心期刊，先后被美国工程信息公司《EI Compendex》数据库、美国化学文摘《CA》、日本《科学技术文献速报》、《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊（光盘版）》、《方正Apabi电子期刊》、《中国科技期刊数据库》、《CEPS中文电子期刊服务》等收录，并已入网“万方数据——数字化期刊群”。主要刊登核科学技术方面具有创造性的科技成果，旨在促进核科学与技术方面的交流、核技术与其它科学技术间的交叉渗透，推动核科技在国民经济方面的应用。
正式出版
收录年代

    用于深地核天体物理实验的无窗气体靶差分结构和热效应研究

    蒋宇辰连钢方晓李云居...
    1-8页
    查看更多>>摘要：我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台，为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备，可实现特定同位素参与核反应的直接测量，能有效拓展深地实验的研究范围。国际上已有多家实验室将无窗气体靶应用于低能核反应的研究，但针对的都是较低流强的实验。为适应锦屏高功率强束流的实验需求，本工作设计可用于强流束的气体靶装置。通过Ansys Fluent和COMSOL软件模拟计算，验证了多级差分结构的可行性，并研究了靶厚的束流加热效应和量热器热效应，提出了无窗气体靶实验的设计优化方案，为后续JUNA深地实验研究的发展提供了可靠依据。

    核天体物理深地实验室无窗气体靶低能核反应

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    铀尾矿库渗排水中氨氮电氧化去除影响因素研究

    吴名涛周磊徐乐昌江国平...
    9-15页
    查看更多>>摘要：氨氮废水是全球水处理难点之一。在铀矿开采、选冶过程中会产生放射性固体废物并存储在铀尾矿库中，由于雨水的作用尾矿库产生大量废水，将有害物质浸出到水中形成渗排水，铀尾矿渗排水具有高盐、高氨氮、可生化性差、含较高氯离子的特点，现有方法无法有效处理此类废水。电氧化法可清洁高效地去除废水中的氨氮，氨氮去除率主要受Cl-浓度、极板材料、电流密度、pH等的影响。本文通过单因素实验对这些因素进行研究，通过正交分析，探索各因素对氨氮去除率的影响程度，根据影响程度由高到低排序为Cl-浓度＞极板材料＞电流密度;pH为次要影响因素，为电化学反应提供碱性环境。通过比较各条件对氨氮去除率提高的明显程度，推荐使用Ti/RuO2-IrO2-SnO2电极组，其最优条件为Cl-浓度1 000 mg/L、电流密度20mA/cm2、电解时间3 h、pH=9～11，在此条件下氨氮的去除率达100％，氨氮出水满足《铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定》(GB 23727-2020)和《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的要求。

    铀尾矿渗排水氨氮废水电氧化

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    池式铅冷快堆SGTR事故多组分多相流动过程数值模拟研究

    陈宇彤张大林林悦张熙司...
    16-32页
    查看更多>>摘要：本研究使用欧拉坐标下的多组分多相分析程序ACENA，首先介绍了ACENA程序的基本数学物理模型，然后通过铅铋-氮气两相流动实验HESTIA-2、KYLIN-Ⅱ-S铅铋-水相互作用实验和点堆中子动力学方程解析解，对程序热工水力模块和中子动力学模块进行了验证计算，在此基础上，针对欧洲先进铅冷示范堆ALFRED的设计方案分别开展了热态满功率稳态校核计算和假想无保护蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故瞬态模拟，重点关注了SGTR事故后铅池内多相流动过程以及包壳最高温度、燃料最高温度、堆芯相对功率以及主容器压力等参数的演变，并分析了断管数量、铅冷却剂循环路径以及所采用的机理模型等影响因素对ACENA程序计算结果的影响。本文研究结果表明，Ishii-Chawla-Suzuki相间曳力系数模型结合Ishii等提出的相间界面面积浓度输运模型能够较好地模拟圆形/环形铅铋流道中上升气泡的扩散迁移特性;通过对KYLIN-Ⅱ-S实验的模拟说明ACENA程序能够较为合理地预测熔融铅基合金-水相互作用过程中，铅池内压力波动和温度瞬变等现象;ACENA程序对ALFRED堆稳态满功率下关键热工参数的计算结果与国际认可的一维系统程序TRACE/FRED的计算结果基本一致，证明了ACENA程序全堆级计算结果的可靠性;对ALFRED堆假想SGTR事故的计算验证了ACENA程序对铅冷快堆SGTR事故下复杂多组分多相流动现象的模拟能立，且计算结果表明合理设计一次侧冷却剂循环路径、尽可能降低管道破损数量均对消减铅冷快堆SGTR事故后果具有重要意义。本工作可为我国池式铅冷快堆SGTR事故安全分析提供技术参考。

    铅冷快堆ALFRED蒸汽发生器传热管破裂ACENA程序多相流动机理模型安全分析

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    棒束子通道空泡份额及相界面浓度分布特性实验研究

    任佳星王若好王方东乔守旭...
    33-43页
    查看更多>>摘要：棒束通道相态分布特性对反应堆内传热传质及流动阻力具有重要影响。本文对5×5棒束通道空气-水两相流开展实验研究，采用四头电导探针测量了子通道内部的空泡份额、相界面浓度、气泡直径、气泡速度等相界面参数的局部分布。结果表明，气泡受横向作用力的影响，在子通道内会形成两种典型分布，随液相流速升高和气相流速降低，轴峰分布逐渐转变为壁峰分布;不同类型子通道空泡分布不均匀，中心子通道受壁面影响较小，气泡数量最多，边通道和角通道几乎被液相占据;本实验工况下，现有的空泡份额和相界面浓度计算关系式预测性能良好，平均最小误差分别为±18。2％与±12。2％。

    棒束通道子通道两相流电导探针相态分布相界面浓度

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    氢气迁移对蒸汽冷凝传热影响的数值分析

    刘丰白旭娟孙中宁丁铭...
    44-54页
    查看更多>>摘要：含不凝性气体蒸气冷凝传热对于严重事故下的安全壳完整性分析至关重要。已有研究多关注含空气的蒸气冷凝传热特性，而对含氢气-空气条件关注较少，氢气迁移对冷凝传热的影响机制尚未明确。本研究采用数值模拟方法，考察多组分扩散方程在含冷凝相变条件下的适用性，在此基础上，研究传热管近壁区含氢混合气体的迁移特性，及其对冷凝传热的影响。研究表明，管外近壁区存在3种典型气体流态，分别为重力流、分离流和浮力流，气体流态改变会显著影响近壁区气体的对流传质速率，这对于冷凝传热的影响要强于扩散传质，最终导致冷凝传热系数随氢气相对浓度的增加呈现先减小后增大的变化规律。本研究结果对安全壳严重事故下氢气释放后的蒸汽冷凝传热特性评估具有重要意义。

    氢气迁移冷凝多组分气体严重事故数值模拟安全壳

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    浸没射流条件下气溶胶水洗机理研究

    马钎朝谢添舟周艳民谷海峰...
    55-62页
    查看更多>>摘要：反应堆严重事故发生后，气溶胶池式水洗现象常发生于抑压水池排放过程中，掌握此条件下的气溶胶水洗特性对于严重事故后的放射性评估具有重要意义。本文针对浸没射流条件下的气溶胶水洗效率开展了实验研究，探究了气溶胶直径、液池温度、淹没深度、喷放压力等参数对气溶胶水洗效率的影响。气体穿过破口或喷管以射流的形式向液相内喷放时，由于高速气流剪切作用而产生的夹带液滴会通过惯性效应将气溶胶大量滞留在液相中，喷放压力的增加会增强此效应，而淹没深度的增加也会提高滞留时间及气溶胶接触气液界面的概率。液池温度降低后由于温度梯度及蒸汽冷凝速率的增加，会使水洗效率得到进一步地提高，但热泳、扩散泳等热驱动效应与惯性、液位效应间的作用占比存在一定的制约，通过对现有相关实验进行总结，并基于主导的水洗机制拟合了预测浸没射流条件下水洗效率的经验关系式，可为相关实验及模型提供数据及理论支撑。

    严重事故浸没射流气溶胶水洗效率

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    精细能谱的在线能群归并方法研究

    周欣宇饶俊杰张宏博赵晨...
    63-74页
    查看更多>>摘要：为解决快堆存在的千群能群结构导致的确定论一步法程序计算成本极大的问题，本文基于SHARK程序开发了精细能谱下的在线能群归并方法，针对快堆的燃料栅元，该方法具备了在线建立等效模型、在线计算细群能谱和在线归并宽群截面的能力;针对非燃料栅元，目前使用实际问题的一维等体积模型计算的细群能谱在线归并宽群截面。数值结果表明，与1968群细群计算结果相比，在计算效率方面，在线能群归并方法的加速比为8～16，能显著提升计算效率;在计算精度方面，棒功率分布相对偏差不超过1％，特征值偏差最大在360 pcm左右。对确定论一步法用于快堆输运计算具有重要意义。

    精细能谱在线能群归并确定论一步法效率优化SHARK

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    预应力钢筋混凝土结构抗侵彻性能试验及数值模拟研究

    刘蒙莎高戈蒋迪
    75-86页
    查看更多>>摘要：预应力钢筋混凝土结构是核岛厂房中使用的典型结构，针对预应力钢筋混凝土结构开展抗侵彻能力研究可为相关场景结构状态评估分析提供重要参考。本研究首先针对预应力对钢筋混凝土靶板的抗侵彻能力的影响开展了试验研究，为了进行对比，同时开展普通钢筋混凝土靶板试验，试验结果表明预应力对混凝土靶板正面开坑深度的影响较小，但是初始预应力的施加会使靶板正面开坑范围增加。进一步通过数值模拟分析复现试验全过程，数值模拟结果与试验结果吻合较好，验证了采用的本构模型、参数取值和有限元分析方法的有效性。最后基于数值模拟方法拓展试验工况对不同侵彻速度下预应力靶板的抗侵彻能力进行计算分析，分析结果总体表明预应力对靶板抗侵彻能力的影响较小，预应力增加的围压使得弹体穿过靶板受到的阻力有所增加，弹体穿过预应力钢筋混凝土靶板的剩余速度较普通钢筋混凝土靶板有所降低。

    预应力抗侵彻能力冲击试验数值模拟

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    氢气爆炸事故下溶液堆系统结构安全评估

    李柄锦熊夫睿袁志豪王新军...
    87-95页
    查看更多>>摘要：溶液堆在运行过程中持续产生氢气，存在氢气爆炸风险。氢气爆炸事故下放射性包容边界的结构安全问题受到设计方和安全审查方的高度关注。本文建立了从氢气爆炸载荷模拟到结构力学响应分析的化-热-力耦合完整分析流程，以我国正在研发的医用同位素试验堆为对象开展了氢气爆炸事故下的结构安全评估。基于计算流体动力学方法和燃烧模型建立了氢气爆炸数值模拟控制方程，针对溶液堆系统结构特点分别开展了容器和管道结构中氢气爆炸试验验证计算;以溶液堆系统为对象建立了实尺寸数值计算模型，开展了不同点火位置下氢气爆炸载荷环境模拟;进一步地，开展了氢气爆炸热力载荷作用下结构力学响应分析和评价。结果表明:所建立的氢气爆炸数值模拟方法能够较好地模拟氢气爆炸载荷特征，适用于溶液堆系统;当溶液堆系统内部发生氢气爆炸时，放射性包容边界内部会产生明显的超压和高温，在管道端头点火导致的氢气爆炸危害性更大;在氢气爆炸热力载荷作用下，溶液堆能够保证结构安全。本文研究思路和成果为保障溶液堆系统结构安全提供技术支撑。

    溶液堆氢气爆炸计算流体动力学安全评估

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    钨基氮化铀微球弥散燃料制备工艺及性能研究

    刘文涛杜江平赵雨梦马春雨...
    96-103页
    查看更多>>摘要：金属陶瓷(CERMET)弥散燃料是目前核热推进反应堆用燃料研发热点。氮化铀(UN)微球具有高铀密度、高热导率、高填充率等特点，钨基体具有高熔点、高热导率及低线性热膨胀系数等优点，将两者结合形成的钨基氮化铀微球弥散燃料是空间核动力的理想候选材料。本文突破了碳热还原-氮化关键难点，成功制备了高纯UN微球，采用无压通氢烧结的工艺路线，实现了钨基UN弥散燃料芯块制备，研究了不同参数对UN微球和弥散燃料芯块性能的影响规律。结果表明，当碳化温度为1 900 ℃、保温时间为8h、氮化温度为1 900 ℃、保温时间为3 h时，UN微球的纯度最高，达93。79％，相对密度为96％T。D。;以丙三醇为黏结剂、无水乙醇为稀释剂，对UN微球与基体钨粉进行湿混后直接装模压制，UN微球在钨基体中分布较均匀;使用氢气进行致密化烧结，在1 900 ℃可获得95％T。D。以上致密度。对燃料芯块的性能测试表明，钨基UN芯块中的微球完整且分布均匀，微球中U、N原子比为1。04∶1，钨基体与UN微球界面粘附紧密，无分层;随着温度的升高，芯块的导热系数逐渐降低，100℃时的导热系数为182。6W/(m·K)。

    金属陶瓷燃料氮化铀微球钨基体碳热还原-氮化

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