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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
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    高压气体双孔浸没射流振荡频率特性研究

    尹威凯欧阳勇崔旭阳纪文英...
    357-364页
    查看更多>>摘要：在沸水堆或小型堆中一般将抑压水池作为气体排放的热阱以实现安全壳压力的有效控制.基于这一背景,本文在不同过冷度下对高压气体双孔浸没射流振荡主频特性进行了一系列实验研究,其中不凝性气体份额为0.0～0.4,孔间距范围为1.5d～3d.实验结果表明,无论是纯蒸汽还是混合气,在双孔射流时两股气羽均表现出向中间汇聚的形态,甚至汇聚到一起形成联合射流,相较单孔射流而言双孔射流气羽尺度增大冷凝时间延长,所以其振荡主频更低.分析射流参数影响发现,纯蒸汽射流振荡主频随过冷度和孔间距的增加而增加.同时本文总结振荡主频影响规律提出了纯蒸汽射流主频的预测关系式,预测精度在-15％～20％之间.混合气体射流时(纯蒸汽+不凝性气体)振荡主频随过冷度和孔间距的增加而增加,与纯蒸汽射流主频变化规律一致.值得注意的是,混合气射流相较纯蒸汽而言振荡主频更低,并且主频随不凝气份额增加而降低.

    混合气体双孔射流压力振荡振荡主频

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    RIA下PCMI行为的堆外验证试验研究

    郝思佳丁锡嘉胡真许倩...
    365-371页
    查看更多>>摘要：目前国内的反应性引入事故(RIA)研究中尚未开展芯块包壳机械相互作用(PCMI)失效模式的相关试验研究.为探究有效的试验方法并获取相关试验数据以分析包壳失效的作用机理,本文基于自主设计的堆外模拟PCMI试验的压缩膨胀(EDC)试验装置,采用高速摄像技术辅助,获取了双轴加载燃料元件包壳失效过程中的载荷、应变、破口情况等数据.研究结果表明,试验得出的包壳管残余应变比位于一0.1～0.5之间,符合堆内残余应变比范围.研究结果可为将来开展堆内试验储备技术和积累经验,为安全准则的建立及补充提供可参考的基础数据.

    反应性引入事故芯块包壳机械相互作用压缩膨胀试验高速摄像技术

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    小型铅冷快堆堆芯物理计算软件的开发与临界实验验证

    陈仁宗周琦朱庆福夏兆东...
    372-381页
    查看更多>>摘要：在铅冷快堆(LFR)型号研发中,准确高效的堆芯物理计算是堆芯核设计的基础.针对小型LFR特殊的能谱与材料环境,首先利用蒙特卡罗开源软件OpenMC实现栅元与组件的蒙特卡罗均匀化.基于有限体积法的开源软件OpenFOAM开发了中子扩散求解器DESOF,通过Python形成完整的堆芯物理计算软件MCDESOF.利用超级均匀化方法实现了组件的等效均匀化,通过4种典型的LFR燃料组件模型对MCDESOF进行了数值验证.开展了 LFR临界实验,将MCDESOF计算结果与测量结果进行对比,临界附近的反应性偏差小于100 pcm,安全棒价值偏差小于200 pcm,计算准确度达到与蒙特卡罗全堆建模计算的水平,所需的计算时间小于蒙特卡罗全堆建模计算时间的25％.

    小型铅冷快堆堆芯物理蒙特卡罗均匀化超级均匀化方法临界实验

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    中子相互作用对多体系统核临界安全的影响与评估方法研究

    吕兴震朱庆福张寅周琦...
    382-392页
    查看更多>>摘要：中子相互作用,即中子在两个或两个以上裂变系统之间的交换,使多体系统的核临界安全问题变得非常复杂.针对核燃料循环领域不断涌现的多体具体场景,提出了一种保守、便捷、适用性较好的评估多体系统核临界安全(反应性变化)的方法.基于立体角法建立了距离因素与反应性变化之间的定量关系;通过反照率来评估单体之间、单体与屏蔽体之间的中子散射贡献;通过容器壁效应函数考虑容器壁材料与厚度的影响.利用中国原子能科学研究院的临界装置,通过临界实验对本方法进行了验证.本方法在评估距离效应实验时,与实验结果最大偏差不超过0.12 Δk/k,评估屏蔽效应实验时,与实验结果最大偏差不超过0.035 Δk/k,对比结果能够证明本方法的可行性与安全性.

    核临界安全多体系统中子相互作用临界实验

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    加速器驱动的次临界铀溶液同位素生产堆概念设计

    李焕星夏兆东刘锋周琦...
    393-400页
    查看更多>>摘要：加速器驱动的次临界铀溶液系统作为新型同位素生产技术,具有固有安全性高、同位素比活度高及提取工艺简单等优势.本文从次临界系统的基础理论出发,确定了堆芯设计原则,针对加速器中子源和燃料选型进行说明,利用蒙特卡罗程序完成了次临界堆芯的概念设计并给出了一系列设计参数,此外,对堆芯长寿期燃耗特性和99Mo产能进行了计算分析.结果表明,该方案99Mo的年产能可达20 kCi(1 Ci=3.7×1010 Bq)以上,考虑运输过程中衰变损失,保守估计可满足全国1/3的临床需求,对后续掌握99 Mo生产技术并实现工程应用具有重要的现实意义.

    医用同位素生产99Mo/99Tcm加速器驱动的次临界装置溶液堆

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    Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐蚀性能的影响研究

    刘珠龙家琛高阳郭相龙...
    401-410页
    查看更多>>摘要：为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了 3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650 ℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为.结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加而降低,不同Al含量材料的腐蚀增重均近似服从抛物线生长规律.Al含量低于1.5wt％时,材料表面生成双层富Fe氧化膜,保护性差,渗碳层厚度可达约12 μm;Al含量高于2.5wt％时,材料表面生成保护性氧化膜,外层富Cr、内层富Al,氧化膜及基体中仍存在渗碳行为,渗碳层厚度减小至约6 μm.造成差异的原因是较高Al含量能有效促进保护性富Al氧化膜的形成,抑制Fe的向外扩散和C的向内扩散,进而提升材料的耐氧化和渗碳属性.

    含铝奥氏体不锈钢超临界二氧化碳均匀腐蚀Al含量

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    小尺寸CT试样断裂行为的GTN细观损伤模型研究

    杨越李逸涵杨万欢黎军顽...
    411-420页
    查看更多>>摘要：基于国产A508-Ⅲ钢的单轴拉伸测试,构建了 Ramberg-Osgood力学本构模型和GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)细观损伤模型,并对模型参数进行了标定,开展了不同温度下小尺寸CT(1/6CT)试样的断裂韧性测试,采用规则化方法计算得到裂纹扩展阻力曲线(J-R曲线),分析了测试温度对材料断裂性能的影响.结果表明,随着温度从-100 ℃度降低至-130 ℃,断口韧窝区的宽度由43μm缩减至10 μm,平均韧窝尺寸从0.3μm缩小至0.05 μm,材料的塑性变形能力随着温度的降低而脆化.基于构建的力学本构模型和GTN细观损伤模型,采用有限元法分析了 1/6CT试样从裂纹萌生、扩展至失效断裂的过程.结果表明,J-R曲线随着温度的下降而降低,断裂韧性(JIC值)和裂纹扩展量(△a)的降幅分别为43％和3％,相对误差不超过5％.这表明,基于GTN细观损伤模型的数值方法是研究小尺寸CT试样断裂行为的一种简便、有效的方法.

    国产A508-Ⅲ钢GTN细观损伤模型小尺寸CT试样断裂韧性J-R曲线

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    快堆MOX燃料中模浮动压制生坯性能与缺陷研究

    张寒王军平朱桐宇张顺孝...
    421-430页
    查看更多>>摘要：生坯压制成型是MOX燃料制备的关键步骤,本文采用中模浮动压制技术进行MOX燃料原料氧化铝的生坯压制和芯块烧结,对比两种氧化铝粉末的中模浮动压制性能,并研究生坯外观缺陷产生的原因和解决措施.结果表明,科密欧氧化铝生坯和煅烧氧化铝生坯的成型性和压缩性相反;随着压制压力的增加,科密欧氧化铝生坯和煅烧氧化铝生坯密度和强度逐渐增加,但压制粉末性能对生坯密度和强度的影响程度大于压制参数.生坯密度和强度与粉末性能和压制压力有关,与加压时间、降压时间和脱模维持压力无关,两种氧化铝生坯压制曲线均较好地符合黄培云双对数方程;随着压制压力的增加和脱模维持压力的减小,生坯掉盖、爆头和破碎减少;随着硬脂酸锌添加量的增加,生坯侧面划痕消失,但芯块密度逐渐降低.

    物料性能密度强度压制压力脱模维持压力硬脂酸锌添加量

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    基于非线性方法的核级双层容器及支承结构热棘轮效应研究

    刘亚楠莫亚飞高付海李晓轩...
    431-440页
    查看更多>>摘要：核级双层容器承担一回路压力边界和一回路冷却剂"纵深防御"包容的双重安全功能,是高温反应堆本体常用的一种结构形式.然而内层容器在瞬态工况下温度变化剧烈,内外层容器之间导热性能差,内外温差大,热棘轮效应是可能的重要失效机制.本文通过建立核级双层容器及支承结构轴对称有限元模型,使用非线性方法分析其在热-机循环载荷作用下温度、应力和应变的响应,研究棘轮效应分布的规律和特征.结果表明:热棘轮效应显著,是该类容器的主要失效模式;热棘轮敏感区域分布具有多点式的特点,在内外层容器不同部位均有涉及;危险区域的塑性应变累积行为主要出现在循环温度载荷的降温阶段,应变增量随循环次数的增加逐步稳定.结论指出热棘轮效应是核级双层容器结构设计必须关注的重点问题,所建立的非线性分析方法是解决该问题的有效手段.本研究可为核级双层容器热棘轮分析以及一回路工况参数优化设计和应变监测测点布置提供重要方法指导.

    核级双层容器及支承结构热棘轮非线性方法多点式分布工况设计

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    基于蒙特卡罗模拟的透射式XRD背景的定量分析

    袁靖茜黄宁何泽彭博...
    441-450页
    查看更多>>摘要：XRD背景主要来源于空气、装置和样品中光子的散射,XRD分析需准确扣除背景,常用的扣背景方法具有一定的局限.蒙特卡罗模拟可实现光子的甄别与统计,因此可将其用于XRD背景来源的定量分析.相干散射的模拟中需考虑物质的Form Factor,这可由Bar6等的拟合式、独立原子模型或德拜公式给出;在20 keV能量及透射几何模式下,通过对骨、尼龙、水等物质的XRD模拟,对探测器中光子来源进行了区分和统计.结果表明,德拜公式计算的空气背景大于独立原子模型;空气散射在小角度时背景占比大,随散射角的增加从100％减小至40％以下,而样品中康普顿散射的计数占比则从0增大至60％以上.该方法可对不同样品组成以及复杂装置结构的XRD背景进行定量分析.

    蒙特卡罗模拟XRD背景FormFactorGeant4

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