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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

    螺旋金属燃料多物理耦合分析方法与概念设计研究

    顾汉洋肖瑶丛腾龙郭辉...
    1-13页
    查看更多>>摘要：螺旋金属燃料具有导热系数高、导热路径短、强制旋流交混的特点,可实现更高的堆芯功率密度,进而减小堆芯体积,提高反应堆的安全性和经济性.本文介绍了上海交通大学反应堆热工水力实验室建立的螺旋金属燃料热工水力、中子物理、力学特性分析方法及多物理耦合分析框架.在热工水力方面,基于自研仪器实现了交混及沸腾临界行为精细化测量,建立了三维及精细化子通道分析方法;在中子物理方面,建立了适用于特殊能谱、复杂几何的截面及稳瞬态中子物理特性的分析方法;在力学方面,基于分子动力学方法建立了 U-Zr合金燃料基础热物性模型,并开展了辐照条件下螺旋棒宏观力学特性研究.基于热工-物理-力学多物理分析和优化,提出了螺旋金属燃料组件及堆芯设计,具有无硼化、堆芯功率密度高、体积小、换料周期长的特点.

    螺旋金属燃料热质传输行为瞬态安全分析燃料服役性能多物理耦合

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    FAR3d程序对EAST上阿尔芬不稳定性识别过程中的应用

    王曦辉黄娟赵海林J.Varela...
    14-22页
    查看更多>>摘要：为更好理解EAST实验中的等离子体不稳定性现象,文章从实验和模拟两个角度,对EAST中高βN放电区间的阿尔芬不稳定性现象进行了分析.在实验上,本文使用高频磁探针和电子回旋辐射诊断对不稳定性的频率、位置、环向模数进行判断.在模拟上首次应用了 FAR3d程序,识别了在ρ=0.45、频率为87 kHz的主导模式 TAE(toroidicity-induced Alfven eigenmode),以及 ρ=0.55、频率为 62 kHz 的次主导模式EPM(energetic particle mode),环向模数均为2,与实验中的测量结果对比在误差范围内基本一致,自洽地识别了不稳定性的类型并且得到了位置与频率信息.在此基础上,对有限拉莫轨道(finite Larmor radius,FLR)效应进行评估.模拟结果显示,在EAST高βN放电区间,FLR效应对识别低环向模数n的不稳定性模式的影响较小.在该放电的模式的识别过程中可关闭FLR以加速计算.FAR3d程序高效的计算能力和精准的模拟结果,可为后续EAST的实验提供指导.

    FAR3d阿尔芬本征模EAST快离子

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    干法后处理熔盐电解精炼过程数学模型研究

    王赛林如山李康祎钟振亚...
    23-32页
    查看更多>>摘要：熔盐电解精炼是乏燃料干法后处理的核心工艺单元,通过数学模型探索高温熔盐电解精炼过程的化学与电化学变化,可为电解精炼工艺优化和设备设计提供参考依据.本文基于电化学热力学及物质传递公式建立了乏燃料熔盐电解精炼过程的数学模型,以铀钚锆三元合金燃料为研究对象,计算了燃料中关键元素的电极电势、分电流及物料分布随时间的变化.采用向后差分法对物料分布变化方程进行离散,通过文献实验数据对建立的数学模型进行了准确性验证.结果表明,模拟计算所得阴极沉积铀产品与实验数据的相对误差为2.80％,所建数学模型具有较好的拟合性.同时采用所建模型模拟计算了电流强度对乏燃料电解精炼过程的影响,结果表明电解速率与电流强度呈正比,不改变钚铀锆的溶解和沉积顺序.

    乏燃料干法后处理熔盐电解精炼数学模型物料分布变化

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    传统铀水冶工艺对稀土元素分布模式的影响及其在核法证中的应用

    何欢赵兴红姜小燕赵立飞...
    33-39页
    查看更多>>摘要：从生产过程的角度研究了稀土元素分布模式在核法证溯源中的适用性.通过跟踪调查某传统铀水冶厂从铀矿石到重铀酸钠的生产过程,在低本底(＜0.512 ng/mL)、低检出限(＜0.007 5 ng/mL)的实验条件下,对铀矿石、澄清浸出液、萃余液和重铀酸钠样品进行了前处理后,采用TRU树脂分离稀土元素、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定稀土元素的含量,并绘制了稀土元素分布模式图.结果表明,上述4种样品整体上都是轻稀土富集,Eu亏损明显,稀土元素分布总体呈右倾斜深谷状.这说明经历了传统铀水冶工艺的铀材料仍会基本保留铀矿石的稀土特征,稀土元素分布模式有助于查明铀材料的来源和历史.

    稀土元素分布模式核法证学铀水冶工艺电感耦合等离子体质谱

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    Pu在膨润土层中的反应性迁移模拟研究(1)——地下水-膨润土体系演化的地球化学模拟

    刘东旭黄流兴赵振华胡立堂...
    40-49页
    查看更多>>摘要：在某区含Pu高放废物处置系统的性能评价中,需要分析水-岩相互作用下蒙脱石、孔隙度、pH值等演化过程对膨润土材料性能及Pu反应性迁移的影响,为此,本文以工程屏障系统中厚度为1 m的柯尔碱膨润土回填材料为研究对象,基于地下水入渗景象,采用TOUGHREACT模拟了地下水-膨润土体系的地球化学演化.结果表明:膨润土完全饱和约需20年;膨润土中蒙脱石的伊利石化作用很弱,而去白云石化过程(白云石溶解、方解石形成)相对明显,这使得水中Ca2+浓度减小、Mg2+和HCO3-浓度增大、pH值呈弱碱性且维持在8.1～10.3范围内;膨润土的孔隙度和渗透率变化不明显(变化量不到2％).这些演化过程将有利于维持膨润土的膨胀性,阻滞核素向外迁移.

    柯尔碱膨润土地下水演化地球化学模拟TOUGHREACT

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    基于有限体积法碱金属高温热管冷态启动流动换热数值研究

    赵昊城张泽秦王成龙秋穗正...
    50-59页
    查看更多>>摘要：为建立碱金属高温热管启动瞬态和运行稳态工作特性预测方法,本研究采用有限体积法(FVM)建立管壁导热模型、吸液芯流动传热模型和蒸气区模型.基于C语言开发并验证了碱金属高温热管的冷态启动瞬态分析程序,最大相对偏差为9.8％.仿真模拟了单根水平钠热管启动瞬态并开展敏感性分析,结果显示:对于本研究中使用的热管,在固定输入功率为1 000 W的环境条件下,启动开始后700 s热管蒸气区完全进入连续流态,到达稳态总用时为3 000 s,启动过程中工质熔化阶段吸液芯内部压力相对值逐渐增大,熔化完成后压力相对值略有降低;稳态运行下热管等温性良好,外壁面轴向温差稳定在22.5 K,吸液芯内部压降约为47 Pa;环境温度升高会延长热管到达稳态所需时间,并对稳态蒸气压力和流速分布产生一定影响;绝热段长度增加同样延长了热管启动到达稳态时间,同时对吸液芯内流体压力和速度分布存在一定影响.

    高温热管数值模拟冷态启动有限体积法

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    基于多物理耦合的高温热管流动传热和力学特性研究

    焦广慧代丽红夏庚磊王建军...
    60-68页
    查看更多>>摘要：研究高温碱金属热管内工质的流动、传热和力学特性,对热管冷却反应堆的安全具有重要意义.本文采用COMSOL Multiphysics有限元软件构建了高温碱金属热管的多物理耦合模型,针对热管内工质的流动传热特性以及管壁的热膨胀效应进行了数值模拟研究.结果表明:本文模型的计算结果与实验值的相对误差小于1％,可准确模拟高温热管的流动传热特性;在额定功率下,沿轴向的压力梯度和温度梯度较小,说明热管具有较好的等温性,但相比于冷态有最大1.75％的总形变;热管的传输功率提高会显著影响热管内工质的运行状态,同时加大热管的形变量.

    碱金属热管两相流动传热固体力学多物理耦合

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    温差热电转换型空间热管冷却反应堆瞬态分析程序开发及验证

    葛攀和李敏李杨柳胡古...
    69-83页
    查看更多>>摘要：热管冷却反应堆采用固态堆芯设计、高温热管传热,具有结构简单、非能动、高可靠性等优点.为研究温差热电转换型空间热管冷却反应堆电源系统的瞬态特性,本文针对该型电源系统中最主要的系统(包括堆本体、高温热管、温差热电转换系统)建立了详细的数学物理模型,并开发了系统瞬态分析程序,其中堆本体模型基于OpenFOAM进行模块开发,耦合了点堆动力学模型和反应性反馈模型.通过文献和试验数据分别验证了高温热管及温差热电转换模型,结果与参考值符合较好,其中温差热电转换模块发电功率与试验值的相对偏差小于2.75％.采用该程序对KRUSTY进行了建模分析,开展了反应性引入、热电转换模块失效、负荷跟踪、主动冷却丧失工况下的瞬态分析,并与试验值进行了对比.结果表明,在上述瞬态工况下堆芯燃料表面温度与试验值的偏差小于4.1 K,程序计算结果与试验值符合较好.

    热管冷却反应堆瞬态分析高温热管温差热电转换KRUSTY试验

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    一种简化的高温热管启动模型

    王政苟军利徐世浩单建强...
    84-92页
    查看更多>>摘要：热管堆具有体积小、结构紧凑、功率密度高和固有安全性好等优点,被认为是深空和深海任务中最有前途的候选之一.为了研究其启动特性,建立兼顾计算精度及求解效率的热管启动模型至关重要.本文在充分考虑吸液芯区工质的熔化及气液界面处的蒸发和冷凝现象的基础上,建立了基于二维导热的热管壁和吸液芯区热阻网络模型.对于蒸汽区,基于尘气模型(DGM),研究分析了两种不同模拟方式的求解精度和计算效率.通过对不同碱金属热管实验的模拟,验证了模型的准确性.结果表明,模型能较好地模拟高温热管的启动特性,简化的等效热阻模型具有更高的计算效率,其更适合于热管堆系统的启动特性模拟.

    热管堆启动特性高温热管等效热阻模型

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    老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响

    钟达文廉学新史昊鹏韩昱程...
    93-102页
    查看更多>>摘要：压力容器外部冷却(ERVC)是第三代压水堆核电站严重事故缓解策略的关键技术,其表面临界热流密度(CHF)决定了压力容器的完整性.为探究压力容器真实材料SA508钢表面老化对涂层表面CHF特性的影响,开展了 SA508钢光表面和基于SA508钢的TC4钛合金多孔涂层表面在不同老化状态下的沸腾换热特性实验研究.结果表明:SA508钢光表面在水中会快速氧化,随着老化的加深,其CHF呈上升趋势,上升幅度在20％以内;CHF增强的原因在于SA508钢氧化生成了能改善表面润湿性的Fe3 O4磁性微纳米颗粒层.随着氧化的加深,TC4涂层表面由超亲水特性变为疏水特性,基体SA508钢生成的氧化物易堵塞涂层孔隙,CHF呈恶化趋势.

    相变传热涂层沸腾换热临界热流密度氧化

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