600MW反应堆堆芯入口流量分配实验研究

堆芯入口流量分配实验研究是秦山二期６００ＭＷ反应堆结构定型的重要依据．堆整体模型比例１：４，模拟堆芯采用棒束结构开式栅格设计．水力实验回路由２×１１７０ｍ３／ｈ的两对称环路组成，进入各燃料组件的流量用特制的内磁式涡轮流量计测量．本报告根据双环路对称运行工况下归一化的堆芯入口流量分配实验数据，改进并优化了原型堆的吊篮底板的开孔结构，并给出了改进后的实验结果．     

2：17型结构Gd—Fe—Co—Ga化合物的结构与磁性

用电弧熔炼的方法制备了Ｇｄ２（Ｆｅ１－ｘＣｏｘ）１５Ｇａ２（０≤ｘ≤１０）和Ｇｄ２（Ｆｅ０８Ｃｏ０２）１７－ｙＧａｙ（０≤ｙ≤８）化合物，通过Ｘ射线衍射和磁性测量手段研究了它们的结构和磁性．实验结果表明它们都是２∶１７型结构的单相化合物．Ｇｄ２（Ｆｅ１－ｘＣｏｘ）１５Ｇａ２的单胞体积Ｖ随Ｃｏ含量的增加单调下降，而居里温度ＴＣ单调上升，１５Ｋ下的饱和磁化强度Ｍｓ随Ｃｏ含量的增加开始时略有增大，在ｘ＝０２时出现极大值，然后单调下降；对Ｇｄ２（Ｆｅ０８Ｃｏ０２）１７－ｙＧａｙ的样品，随Ｇａ含量的增加单胞体积增加，居里温度和饱和磁化强度单调下降．用Ｃｏ替代Ｆｅ，或用Ｇａ替代Ｆｅ和Ｃｏ都能导致Ｆｅ或Ｃｏ次晶格出现室温单轴各向异性，这可能与Ｇａ原子的择优占位有关．     

用X射线旋进照相观察Bi_（2＋x）Sr_（2－x）CuO_y晶体的调制结构

本文中我们用Ｘ射线旋进照相观察了Ｂｉ２＋ｘＳｒ２－ｘＣｕＯｙ的晶体调制结构．实验结果表明ｘ＝０．２的单晶样品具有单斜对称性，其空间群为Ｂ２／ｂ（或Ｂｂ）．随着ｘ的增加，单斜畸变减小．我们测量了调制波矢随名义组成的变化规律，讨论了调制波矢在第一布里渊区的对称性质．对调制结构提出了几种可能的有公度模型．最后讨论了调制结构对超导电性的影响．     

垂直加热管内下降两相流瞬态空泡率的数学模型研究

本文提出瞬态垂直下降流动管内两相流空泡率的数学模型和其计算方法，可用来计算介质流量瞬变和加热负荷瞬变时管内各处的空泡率．为了验证模型计算的精确性，在R－12实验台架上进行了空泡率的测量，同样工况下，测量与计算结果相当一致．流量瞬变时的最大平均偏差小于13％，热负荷瞬变时小于15％．由此可认为本模型方法，可用于工程计算，尤其适用于棒束之类的复杂流道．     

氮元素与磁性

介绍了Ｆｅ＿（１６）Ｎ＿２和Ｓｍ＿２Ｆｅ＿（１７）ｎ＿ｘ发现的经过。说明了Ｎ元素在磁学中的重要性．在所有的磁性材料中，Ｆｅ＿（１６）Ｎ＿２ 具有最高的饱和磁化强度，μ＿０Ｍ＿ｓ＝２．９ｔ；Ｓｍ＿２Ｆｅ＿（１７）Ｎ＿ｘ具有作为永磁材料的优秀的内禀磁性．Ｆｅ＿（１６）Ｎ＿２和Ｓｍ＿２Ｆｅ＿（１７）ｎ＿ｘ的发现无论是在磁性物理方面还是在磁性材料方面都具有重要意义．     

稀磁半导体Zn1—xMnxSe外延膜的反射的光致发光谱

测量了用热壁外延（ＨＷＥ）生长的不同组分（０≤ｘ≤０．９８）的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ薄膜在温度为３００Ｋ下的反射光谱，用Ｘ射线能谱测定样品实际的组分ｘ值，由此获得了其能隙Ｅｇ与组分ｘ的关系：在０〈ｘ〈０．２组分范围，Ｅｇ随ｘ的变化显示了反常现象，当ｘ〉０．２时，能隙Ｅｇ随ｘ线性增大。在室温和低温下测量了样品的光致发光，除观测到Ｍｎ＾２＋离子内部４Ｔ１→６Ａ１发光峰外，在其低能边观测到一个较宽的发光峰     

质子轰击元素Ta,Lu引起的原子L亚壳层顺排

用能量０．８－２．０ＭｅＶ质子束轰击元素Ｔａ、Ｌｕ使其电离，通过测量特征Ｘ射线的角分布，得到了Ｌ亚壳层原子顺排因子Ａ２和特征线Ｌｌ的极化度Ｐ，实验结果和ＰＷＢＡ理论进行了比较。基于特征偶极辐射，对原子顺排的物理图象作了解释。     

稀磁半导体Zn_（1－x）Mn_xSe外延膜的反射和光致发光谱

测量了用热壁外延（ＨＷＥ）生长的不同组分（０≤ｘ≤０．９８）的Ｚｎ１－ｘＭｎｘＳｅ薄膜在温度为３００Ｋ下的反射光谱，用Ｘ射线能借测定样品实际的组分ｘ值，由此获得了其能隙Ｅｇ与组分ｘ的关系：在Ｏ＜Ｘ＜０．２组分范围，Ｅｇ随ｘ的变化显示了反常现象，当Ｘ＞０．２时，能隙Ｅｇ随ｘ线性增大。在室温和低温下测量了样品的光致发光，除观测到Ｍｎ２＋离子内部４Ｔ１→６Ａ１发光峰外，在其低能边观测到一个较宽的发光峰，对结果进行了分析讨论。     

Y1—xPrxBaxCu3O7—δ超导体正常态异常的正电子湮没研究

在７７－３００Ｋ温度范围内用正电子湮没方法测量了Ｙ１－ｘＰｒｘＢａＣｕ３Ｏ７－δ（ｘ＝０．２，０．１，０．０）三个超导样品中正电子湮没寿命随温度的变化，细致地研究了正常态异常现象，ｘ为０．０和０．１的二个样品分别在较Ｔｃ高４０Ｋ和３０Ｋ处观察到了正常态异常现象．ｘ＝０．２样品没有观察到正常态异常现象，实验观察到的正常态异常现象可能是发生超导转的前秦，由结构不稳定产生的类相变所致。     

基于非线性迭代的压水堆瞬态计算程序开发

采用目前工业上成熟的非线性迭代计算策略,基于两群粗网有限差分方法和多群UNM节块方法,开发了针对压水堆工况的三维瞬态扩散计算程序。UNM方法采用解析基函数作为基函数,通过方程变换解决了解析节块法在临界节块计算不稳定的问题,提高了计算精度。热工计算采用单通道模型和燃料棒一维导热模型,相比目前堆芯在用的经验关系式方法,该模型可以更加准确地计算燃料棒温度分布。采用基于横向积分方程的三节块方法,可以有效减轻控制棒尖齿效应对瞬态计算的影响。为测试程序性能,采用NEACRP等基准算例对程序进行了校验。数值结果表明,开发的程序计算结果正确,适用于压水堆堆芯瞬态过程的模拟。     

PCM软件包燃料组件弯曲模型的开发及验证北大核心CSCD

燃料组件在反应堆内受压紧力等作用会发生弯曲,该弯曲会显著改变反应堆局部位置的中子慢化。基于中广核核设计软件包PCM中的组件中子截面计算软件PINE和堆芯核设计软件COCO,开发了专门的燃料组件弯曲模型,以分析燃料组件弯曲对堆芯局部功率分布的影响,并和蒙特卡罗软件JMCT做了对比验证计算。计算结果表明,PCM软件包燃料组件弯曲模型的计算结果与JMCT吻合良好,该软件包可以用于燃料组件弯曲的分析计算。燃料组件的弯曲对于堆芯的局部功率分布有显著的影响,需要在设计中予以特别关注。     

BEAVRS基准模型的cosRMC精细建模与临界测试验证

BEAVRS基准题是来自麻省理工学院(MIT)的基于商用压水堆全堆芯精细建模的国际基准模型,具有详细的实测数据,是由多种富集度燃料及控制棒组件组成的大型压水堆分析验证基准题。使用我国自主研发的蒙卡程序cosRMC对BEAVRS基准题进行精细建模,主要计算了热零功率(HZP)状态下的临界本征值、全堆功率分布和控制棒价值,并与实测值以及国际知名蒙卡程序MCNP,OpenMC,MC21等结果进行对比。HZP状态下,cosRMC临界本征值结果与MCNP计算结果相差仅7.1 pcm,符合较好；不同控制棒组件插入情况下的临界本征值与理论值1.000的偏差小于0.74%,控制棒价值结果与实测值误差小于100 pcm,计算精度与同类软件相当；此外还对比分析了全堆功率分布与实测值结果的吻合程度及误差产生原因。初步验证了cosRMC程序对复杂堆芯精细建模计算的可行性和准确性,为程序以后的应用及完善打下基础。     

大型先进压水堆中次锕系核素嬗变特性

随着核电事业的快速发展,核电厂卸载的乏燃料越来越多。如何处置核电站乏燃料中的次锕系核素（MA）既是核燃料再利用的重要过程,又是闭式循环中的关键步骤。如果处置得当,不仅可以提高燃料的利用率,而且可以将MA变成同位素燃料电池、中子源等有用的核素。国际上认可的处置方法是分离-嬗变,但是嬗变MA的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是,本文利用MCNP程序研究了压水堆嬗变MA的特性,通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯有效增殖因子的影响,初步探索出最佳的压水堆嬗变MA的设计方案,为我国现阶段进行压水堆嬗变MA奠定了理论基础。     

堆外探测器响应函数三维空间分布计算

堆外探测器响应函数代表了堆芯活性区各组件对堆外探测器计数率的贡献,反映了堆芯功率分布与探测器计数率的关系。研究了三维离散纵标法(SN)程序TORT的共轭输运方法,并开发相应的处理程序,实现了柱坐标下的三维共轭中子注量率到压水堆各燃料组件响应函数的转换。并基于CAP1400核电厂反应堆模型,分析了其堆外探测器响应函数空间分布的特性,与采用TORT多次正向输运计算结果进行了对比分析,两者符合较好。通过本文研究,实现了压水堆核电厂堆外探测器响应函数的三维空间分布计算。     

关于压水堆产武器级钚的模拟计算

防止核扩散是国际社会共同努力的目标,其中武器级核材料的防扩散是重中之重.钚是反应堆的副产品,如果不计较经济效益,利用铀为核燃料的反应堆都可以生产武器级钚.本文基于日本Takahama-3压水堆建立了五个模型,并进行中子和燃耗计算,得到两种燃料棒产武器级钚的条件、燃料棒轴向的燃耗分布、组件内燃料棒燃耗的变化区间和全堆芯燃料棒径向燃耗分布.基于上述模型和计算数据给出压水堆堆芯内含有武器级钚的准确位置和UO_2燃料棒中武器级钚的产量.这种低燃耗的乏燃料给国际核不扩散带来了巨大风险,国际社会应该加强对此类乏燃料的监管.     

MCNP5在固态燃料熔盐堆功率分布计算的应用

采用蒙特卡罗输运程序MCNP5对固态燃料熔盐实验堆(TMSR-SF1)能量沉积比例及功率分布进行了计算分析。针对MCNP5不能处理缓发β及缓发γ的能量沉积问题进行了类比等效处理。对固态燃料熔盐实验堆在寿期初、寿期中、寿期末相应的能量沉积比例及功率分布进行了研究。通过计算发现,固态燃料熔盐实验堆内燃料球相比于压水堆棒状燃料元件(95%~97%左右)而言,能量沉积比例有所偏小,约为93%。同时,由于堆芯功率分布均匀,功率峰因子较小(约1.5),堆芯安全性较好。     

压水堆冷凝回流特性的研究

利用高压汽水两相流试验系统模拟压水堆小破口失水事故中冷凝回流传热模式,进行了传热、流动及不凝结气影响的试验。实验表明：冷凝回流传热是一种十分有效的传热模式,它在很小的一、二次侧温差时就能排放大量堆芯余热。冷凝回流系统在正常情况下流动阻力很小且稳定,但在达到回流流动极限后出现不稳定。不凝结气的存在将大大降低蒸汽发生器的传热能力,但一般情况下,系统能自动增加一次侧压力而达到排除余热的目的。     

基于随机抽样法的多群核数据不确定性影响分析

基于随机抽样方法,研究多群核数据不确定性对反应堆物理计算的影响。首先利用SCALE软件包中核数据协方差矩阵和自主开发的随机抽样模块SAMP,得到多群微观截面等核数据的抽样值,之后分别使用SCALE/TRITON和PARCS程序进行组件计算及堆芯稳态计算,最后通过统计分析得到组件和堆芯计算结果的不确定度。以Almaraz压水堆核电厂装载的燃料组件和首循环堆芯为对象,研究了不同燃耗下有效增殖因子、动力学参数、核素浓度和双群均匀化宏观截面等组件计算结果,以及堆芯功率分布等堆芯计算结果的不确定度。分析结果表明:组件计算结果不确定度多随燃耗变化,快群宏观截面不确定度总体高于热群;堆芯计算结果受核数据不确定性影响显著,其中稳态径向功率分布的最大不确定度为1.9%左右。     

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

大气压介质阻挡放电(DBD)可以在常压下产生非平衡等离子体,已经成为热点研究领域.通过脉冲或交变电源激发放电,研究电源输出特性、电源与放电发生器负载间的匹配和外界条件对放电的影响对于理解放电现象和提高放电效率具有重要意义.本文采用Lissajous图形法,分别研究了驱动电压、气流速率等因素影响同轴DBD发生器介质层等效电容及负载幅频特性的规律.结果表明,气流速率和驱动电压等外界条件影响DBD发生器的负载特性:介质层等效电容随气流速率增大而减小,随驱动电压增大而增大;幅频特性曲线均表现出RLC回路谐振现象,谐振频率随气流速率增大而增大,随驱动电压增大而减小.通过对比发现,介质层等效电容随频率的变化曲线与幅频特性曲线具有一致的特征,介质层等效电容是影响电路谐振频率动态变化的主要因素.提出了一种有关介质层等效电容的形成机制.