JMCT程序临界安全基准校验计算与分析

JMCT程序是北京计算数学与应用物理研究所自主开发的蒙特卡罗方法粒子输运计算程序。从国际临界安全实验数据库中选取棒栅类、U系、Pu系、233U系实验方案对JMCT程序进行验证,验证涵盖了常见裂变元素（如U,Pu等）从低富集度到高富集度的快、热能区,同时也包含了常见的中子毒物以及反射层材料。将JMCT程序的计算结果与基准实验值进行对比,并且与MCNP,MONK程序的计算结果进行了比较。结果表明,在检验的范围内,JMCT程序具有与国际通用蒙特卡罗方法粒子输运程序一样良好的计算精度。     

HPR1000堆芯装载50%MOX组件的燃料管理方案北大核心CSCD

针对HPR1000压水堆堆芯,开展了应用MOX(混合氧化物燃料)组件的燃料管理方案初步研究。对MOX燃料组件进行设计,研究了MOX燃料成分及燃料棒在组件内的布置。在此基础上,开展了1/4堆芯年换料、18个月长周期换料,并装载50%MOX组件这两种燃料管理方案研究。通过与UO2堆芯的对比,分析了装载50%MOX组件堆芯的核特性。分析结果表明,两种50%堆芯装载MOX组件的燃料管理方案,其堆芯主要物理参数均满足核设计准则要求。     

蒸压加气混凝土在乏燃料容器坠落工况下的减振性能分析

在核电厂燃料厂房结构安全性分析中需考虑乏燃料容器坠落所产生的巨大冲击作用的影响,在坠落位置铺设蒸压加气混凝土砌体作为减振层是一种有效的结构防护方法．为了确定合理的减振层厚度并评价其减振效果,本文首先应用ANSYS/LS-DYNA对蒸压加气混凝土砌块的落锤冲击试验进行了有限元模拟,标定了蒸压加气混凝土的MAT96材料模型参数;再通过对减振层缩尺试验的模拟,验证了模拟方法的可行性;最终建立了燃料厂房分层壳模型,模拟设置不同厚度的减振层时乏燃料容器坠落对燃料厂房的冲击响应,并从坠落处楼板冲击力、混凝土应变、跨中挠度以及乏燃料水池加速度响应方面对厂房结构的安全性进行分析．分析结果表明：乏燃料容器坠落时,铺设1 m、2 m厚度的蒸压加气混凝土减振层后,减振效果显著：楼板冲击力分别减小71.5%和76.4%,楼板混凝土破坏明显减轻,跨中挠度明显减小,乏燃料水池竖向加速度峰值分别削减29.2%和43%;同时,2 m厚的减振层并未取得1 m厚度减振层2倍的减振效果．     

等热流密度加热垂直下降液膜的研究

利用等热流密度加热条件下降膜流动的三维模型方程进行线性稳定性分析和数值模拟。线性稳定性分析表明,模型方程在小到中等Reynolds数下都适用,并且流向不稳定性增长率随着Reynolds数和Marangoni数增加而增加,展向不稳定性增长率则随着Marangoni数增加而增加,随着Reynolds数增加而减小,流向和展向对扰动波数都存在一个不稳定区间。三维数值模拟表明,在等热流密度加热条件下,液膜在随机扰动的情况下最终会形成带孤立波的三维溪流状结构,液膜与气体的换热也因溪流状结构的出现而加强;在随机扰动的基础上引入占优势地位的展向最不稳定扰动会使得换热增强,液膜会提前破裂;在随机扰动的基础上引入占优势地位的流向最不稳定扰动时,液膜的换热会增强,但不会提前破裂;在随机扰动的基础上同时引入占优势地位的流向和展向最不稳定扰动时,换热会加强且液膜会提前破裂。     

沉淀法制备超细氧化铝粉末过程中的团聚机理和消除办法

采用沉淀法以Al(NO3)3.9H2O和NH3.H2O为原料制备了Al(OH)3干凝胶,经过高温煅烧合成纳米级的α-Al2O3粉末,分析了在制备过程中氧化铝粉末产生团聚的机理,推测了硬团聚的机理模型,并提出了几种消除硬团聚的方法,制备出的α-Al2O3粉末,粒径分布均匀,且无明显团聚,近似球形,平均粒径为70nm。     

非圆形水工衬砌隧洞与横观各向同性岩体在光滑接触下的解析分析

提出了横观各向同性岩体中的非圆形水工衬砌隧洞在各向同性衬砌与岩体处于光滑接触条件下的解析方法.基于复变函数理论,通过建立两种介质在光滑接触边界上的力和位移连续关系以及衬砌自由边界的水压力边界条件,考虑衬砌支护滞后效应并使用幂级数解法获得解析解.针对倾斜结构面岩体中的马蹄形水工衬砌隧洞,使用解析和数值方法验证了解析解的正确性,获得了岩体各向异性和不同洞内水压力对衬砌和围岩接触边界,以及衬砌自由边界上应力和位移分布的影响规律.     

混合澄清槽搅拌装置滑动轴承设计及磨损性能研究

针对混合澄清槽搅拌装置运行工况的特殊要求,以改善其滑动轴承使用性能及寿命为目标,选用和研制WC-VC-Ni-Cr-Mo金属陶瓷复合材料(WN20)和铁-镍-铬-石墨-二硫化钼自润滑复合材料(FC13). 考察了复合材料的微观组织、力学和摩擦学性能,结果表明WN20金属陶瓷复合材料具有优异的力学性能,FC13金属基自润滑复合材料在干摩擦状态下具有良好的自润滑和抗磨损性能,是滑动轴承组件摩擦副轴瓦的合适材料. 根据固体润滑滑动轴承的设计原则,设计滑动轴承组件结构及相应的润滑方式. 采用C13金属基自润滑复合材料制造轴瓦,并通过嵌入特种润滑剂的方式进行辅助润滑,与WN20金属陶瓷轴组成摩擦副时,滑动轴承组件表现出优异的摩擦磨损性能,经过250 h摩擦试验,摩擦系数和轴瓦温度无显著变化,摩擦系数为0.08,轴瓦径向磨损量为3.8 μm,均满足混合澄清槽搅拌装置的使用要求.      

聚变堆深穿透屏蔽计算方法研究

为了提高具有复杂孔道的聚变堆深穿透屏蔽问题的计算精度,研究了蒙特卡罗法和离散纵标法(MC-S_N)的耦合方法。同时,在权重差分方法的基础上引入具有自适应特性的定向权重和指数定向权重方法,并基于勒让德-切比雪夫求积组和极角细化技术研究了偏倚求积组,有效解决聚变中子穿透能力强、强各向异性散射等屏蔽计算难点。通过与MCNP程序模拟结果的比较分析发现,这些研究方法能有效提高聚变堆深穿透屏蔽计算的精度。     

声悬浮高温小球轴向稳定性研究

针对驻波声悬浮高温小球的轴向稳定性,建立了声-热-流-重力场耦合的物理模型,采用有限元方法计算了高温小球周围空间的不均匀温度场和声场,分析了驻波声场中直径2 mm的氮化硅小球在300～2000 K温度区间的轴向悬浮稳定性,并通过常温下声悬浮实验验证了仿真模型的准确性。结果表明在初始悬浮间距满足谐振并保持不变的条件下,随着悬浮小球的温度升高,小球的平衡位置降低,并且存在能保持稳定悬浮状态的温度最大值。在小球升温的过程中,通过反馈调节发射端-反射端间距和发射端激励电压,可以在一定程度上保持高温小球的轴向悬浮稳定性。     

磁质谱在核科学领域的研究进展

对磁质谱在核科学领域的研究进展进行了综述。介绍了磁质谱的基本原理，详细论述了扇形磁场电感耦合等离子体质谱、加速器质谱、二次离子质谱、热电离质谱、激光共振电离质谱、辉光放电质谱的电离机理、特征及应用领域。扇形磁场电感耦合等离子体质谱分辨率高，检测限低，在元素和同位素分析中应用最为广泛。加速器质谱通常用于样品中超痕量、长寿命放射性核素的量化分析。TI-MS被认为是元素同位素比值分析最精确的仪器之一，而辉光放电质谱主要运用于高纯材料中杂质的分析。