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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

    压水堆沉积物对包壳表面性能影响的模拟研究

    沈媛来允尘谭诗雨矫彩山...
    801-813页
    查看更多>>摘要：随着新一代压水堆燃料循环周期的增加，堆芯中腐蚀产物沉积所带来的影响也日趋严重，沉积物引起的包壳表面温度和物质浓度变化提高了堆芯功率偏移、放射剂量增加和包壳腐蚀的风险。为预测压水堆包壳沉积物带来的风险，本文对附着沉积物的包壳表面传热、传质、流体流动、化学过程进行了多物理场模型建立和优化，计算了不同操作条件、水化学条件和沉积物结构下的包壳表面传热参数和物质传递参数，讨论了沉积物对包壳表面传热性能的影响及硼累积风险，并提出了用于预估沉积物诱导硼累积风险值的关系式。结果表明:在沉积物内发生沸腾时，考虑硼酸挥发过程能够获取更接近实际的沉积物温度分布;对于正常的压水堆条件，40μm沉积物微孔结构中的硼累积量主要源于因包壳表面局部沸腾而导致的硼酸浓缩(0。057 4 g/m2)和沉积层对硼的吸附作用(4。61×10-3 g/m2)，孔道中的沉积硼来源于Li2B4O7，预估值为8。34×10-5 g/m2，而LiBO2不发生沉积。

    CRUD传热硼累积包壳压水堆

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    铅冷微堆SMILE典型无保护瞬态热工安全分析

    柳春源肖骏陈笑松孙培栋...
    814-824页
    查看更多>>摘要：核能系统小型化是核能未来发展的重要方向，其中小型铅冷快堆是技术路线之一。在小型铅冷快堆研发过程中，瞬态工况下热工水力安全特性是重要的研究内容之一，这不仅是对反应堆安全特性的重要验证，也对反应堆系统的后续设计完善具有重要参考价值。兆瓦级铅冷快堆SMILE是国家电投集团科学技术研究院有限公司提出的高安全、紧凑型铅冷快堆方案。为研究SMILE的安全特性，使用系统分析程序ATHLET对其进行典型无保护瞬态热工水力性能分析。结果表明，SMILE在应对典型无保护瞬态事故时具备良好的固有安全特性。

    铅冷微堆系统分析程序瞬态热工安全分析

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    钠冷快堆堆芯捕集器设计优化数值研究

    曹胜张斌王文鹏单建强...
    825-835页
    查看更多>>摘要：堆芯捕集器是为有效分散堆芯熔融物并防止压力容器下封头与熔体大规模接触而被破坏的非能动预防和缓解装置。在钠冷快堆(SFR)中，堆芯捕集器的结构直接影响碎片床的堆积形状和分布，进而影响碎片床的再临界性和长期衰变热去除能力。本文针对堆芯捕集器的结构设计优化开展数值研究，重点关注其烟囱结构设计对碎片床形成和分布的影响机理及规律。基于无量纲刚度系数和无量纲阻尼系数改进离散元法(DEM)，通过改变堆芯捕集器烟囱顶盖垂直投影边长、顶盖倾斜角度和烟囱间距，研究碎片颗粒的运动和碎片床的形成行为。结果表明，堆芯捕集器的烟囱顶盖垂直投影边长、烟囱顶盖倾角和烟囱间距对碎片床的堆积形状和分布均有重要影响，碎片颗粒的二次散射对于改善碎片床的均匀性至关重要。

    钠冷快堆堆芯捕集器离散元法碎片床

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    基于贝叶斯估计的核电厂安全壳内压概率安全评估

    田澳楠郑志潘晓兰苏春阳...
    836-847页
    查看更多>>摘要：核电厂安全壳的内压易损性评估多采用简化的对数正态分布模型，缺乏严格的理论分析。本文基于贝叶斯理论提出一种适用于核电厂安全壳的内压易损性评估方法。该方法首先建立了安全壳在内压作用下的确定需求模型，并通过添加修正项对需求模型进行修正，然后利用贝叶斯估计逐步对修正项进行筛选，从而获得准确的概率需求模型，最终通过建立安全壳极限状态方程给出易损性评估结果。在此基础上，引入内压概率模型实现了安全壳概率安全评估，并与采用传统易损性评估的概率安全评估结果进行了对比。结果表明，安全壳的总失效概率随着混凝土损伤面积比的增大而逐渐减小，采用贝叶斯估计方法获得的安全壳总失效概率均值大于传统易损性评估方法，而变异系数小于传统易损性评估方法。本文方法可为计算核电厂安全壳在内压下的概率安全评估提供更为精准和保守的结果。

    预应力混凝土安全壳损伤状态贝叶斯估计易损性评估概率安全评估

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    ASME-Ⅲ-5高温1级部件分析设计方法的改进方向探讨

    刘正奇高付海
    848-855页
    查看更多>>摘要：ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASME-Ⅲ-5)提供了核1级部件在高温下使用的设计分析方法和评定准则。本文对高温的定义进行简介，对ASME规范核1级部件在高温下考虑的设计载荷、失效机制、设计分析方法以及评定准则的特点进行总体介绍。通过对ASME规范与其他高温规范R5、RCC-MRx、MONJU在基于损伤模式下的载荷控制应力限制和变形控制限制的分析方法及准则进行对比，探究ASME规范在分析方法准则中的优势与局限性，得出ASME规范传统采用的基于应力分类的弹性分析法表现优异，但由于本身固有特性并不能完美解决规范所含括的各个失效机制的结论，提出若干项改进ASME-Ⅲ-5高温1级部件设计规范的方法。本文指出的ASME-Ⅲ-5可改进方向可进一步提高规范发展使用的先进性、经济性和安全性，同时对开发构建我国自主化的核承压高温使用1级部件设计规范具有指导作用。

    ASME规范高温分析设计方法载荷控制的应力限制变形控制限制

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    TRISO颗粒SiC层辐照行为与力学性能的分子动力学模拟

    严泽凡刘泽兵田宇刘荣正...
    856-867页
    查看更多>>摘要：碳化硅(SiC)材料对TRISO颗粒的安全性能有重要影响，因此有必要对SiC层的辐照行为和力学性能进行研究。本文采用分子动力学模拟对等轴状多晶和长轴状多晶两类SiC层进行辐照行为模拟，计算发现，SiC层的辐照肿胀程度和力学性能的理论值与实验值吻合较好。通过肿胀程度、密度、原子结构类型、点缺陷演化等参量详细考察了 SiC层的辐照行为。结果表明，辐照过程中的非晶化存在晶体结构转化为中间态结构，再转化为非晶结构的过程。在辐照早期，点缺陷以C空位、Si间隙原子和C反位原子为主，但在辐照剂量趋于饱和后差异逐渐消失。非晶化和点缺陷演化倾向于从晶界附近开始发展。辐照会导致SiC层力学性能的降低，但在辐照剂量趋于饱和后不再有显著影响。微观分析表明，SiC层力学性能的降低与其在外力作用下的承受能力和塑性变形程度减小、应力应变分布紊乱密切相关。研究结果有助于理解TRISO颗粒SiC层的辐照行为演化和力学性能变化的关系。

    碳化硅辐照行为力学性能分子动力学

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    颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响分析

    董颖璇吕俊男李群
    868-877页
    查看更多>>摘要：针对燃料颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响，开发了弥散型核燃料元件代表性体元模型的参数化建模及数值计算脚本，综合考虑燃料-基体界面损伤层、燃料颗粒辐照肿胀以及环境压力等关键特征进行了数值建模，系统分析了燃料颗粒团聚体积分数、颗粒团聚位置、运行环境静水压力以及基体材料性质对弥散型核燃料芯体失效的影响规律，发现燃料颗粒团聚区域是弥散型核燃料芯体失效的起点，而运行环境静水压力对芯体应力集中有抑制作用，揭示了燃料颗粒团聚现象对弥散型核燃料元件力学性能的"短板效应"。团聚区域的燃料颗粒通过密集堆叠的方法进行几何建模，局部燃料颗粒团聚体积分数由最小颗粒间距定义。有限元计算结果表明，燃料颗粒团聚体积分数越大，弥散型核燃料芯体越容易失效。而包壳外的环境压力会降低芯体内燃料颗粒团聚区域的应力水平，但随着局部团聚程度的增加，环境压力对芯体中Mises应力的影响逐渐减小。此外，燃料颗粒团聚区域相对弥散型核燃料芯体厚度方向位置改变对芯体的最大Mises应力几乎没有影响;燃料颗粒团聚区域在弥散型核燃料芯体的面内分布位置和环境压力共同决定弥散型核燃料芯体的失效行为。本研究可为弥散型核燃料元件的失效条件预测、可靠性评估和结构优化设计提供分析方法和数值依据。

    弥散型核燃料元件颗粒团聚强度分析短板效应基体失效

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    考虑各向异性蠕变的锆包壳鼓胀行为数值模拟方法研究

    李伟李小雨段倩妮王皓坤...
    878-886页
    查看更多>>摘要：锆(Zr)合金包壳在高温和管内外压差作用下存在鼓胀及爆破失效行为，其中热蠕变是关键影响因素之一。针对α相Zr蠕变存在的各向异性特点，基于Hill准则推导了应力更新算法和一致切线刚度算法，并基于有限元方法加以实现，结合与温度和辐照相关的热-力学物性、α-β相转变模型和爆破失效限值经验模型，获得了 Zr包壳的鼓胀行为分析工具。采用厚壁圆管蠕变问题的理论解析解进行了确认，通过与PUZRY系列鼓胀爆裂实验对比进行了验证，结果表明:相较于常规的各向同性蠕变算法，各向异性蠕变算法能够更好地预测α相区间的Zr包壳高温鼓胀;对于α+β混合相区间，目前常用的加权混合方法计算蠕变速率还存在较大误差;对于加压速率较大的工况，如果仅仅考虑蠕变的影响，则会存在较大误差。

    各向异性蠕变包壳鼓胀有限元模拟

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    平板型电极对热离子能量转换特性的测试技术研究

    马茹金睿么斯雨任思琪...
    887-895页
    查看更多>>摘要：为开展热离子能量转换器基础性能数据的研究，基于平板型电极热离子能量转换基础试验装置建立了针对电极对热电转换特性的测试技术，通过开展W-Mo电极对的热离子发电测试，对所建立的测试技术进行了验证及评价，并分析了热离子发电参数对输出特性的影响规律。结果表明:所建立的测试技术可准确测量发射极有效功函数值;利用热离子基础试验装置测得的W-Mo电极对的最大输出功率密度为5。6 W/cm2，对应的发电参数为发射极温度1 800 K，铯壶温度577 K，输出电压0。7 V。

    热离子能量转换测试技术平板型电极发射极输出功率密度

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    重离子相对生物效应的双尺度模拟方法比较研究

    胡子仪邱睿陈宜正胡安康...
    896-902页
    查看更多>>摘要：重离子放射治疗是一种重要的癌症治疗手段，准确评估重离子的辐射生物效应对于提高粒子放疗的精细化水平具有重要意义。本研究基于双尺度剂量学方法和蒙特卡罗模拟，从宏观和微观两个尺度对12C离子的相对生物效应(RBE)进行对比分析。本研究采用宏观的细胞存活线性平方模型(LQ)和微观的微剂量动力学模型(MKM)计算两个尺度的12C离子RBE在体内的分布。蒙特卡罗模拟290 MeV/u的展宽12C离子束在水模型内的宏观剂量及传能线密度(LET)分布，进而计算宏观12C离子RBE。同时统计不同位置处体素内的粒子谱信息，并作为二次源项进行微剂量线能谱的模拟，进而计算微观尺度的12C离子RBE。结果显示，10％细胞存活分数对应的物理剂量水平下，坪区两个尺度12C离子RBE计算结果差异为16％，在布拉格峰处差异为25％。本研究提出了一种计算相同照射情况下宏观和微观两种尺度重离子RBE的模拟方法，并为重离子RBE模型的改进和临床应用提供参考。

    重离子放疗相对生物效应双尺度剂量学双尺度蒙特卡罗模拟

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