托卡马克真空室内线圈水冷管道接头强化二次流的数值研究

基于计算流体力学(CFD)理论，研究了不同曲率半径的螺旋导流片的托卡马克真空室内线圈水冷管道接头。利用湍流数值模拟方法，分析了线圈管道接头导流片曲率半径比、冷却水入口流速对线圈管道内流体平均雷诺数分布的影响。结果表明，不同导流片曲率半径比的线圈管道内的流体雷诺数分布曲线相似，平均雷诺数随入口流速的增加而增大，管道接头出口雷诺数随导流片曲率半径比的增大而减小，导流片曲率半径比小的管接头更适用于线圈水冷曲线管的二次流强化。此外，还为导流片曲率半径比为0.2的管接头拟合了管接头出口雷诺数与入口流速的关系式，为进一步研究类似于托卡马克真空室内线圈管道的曲线管接头的二次流强化提供理论基础。     

液态锂综合实验平台中液态锂流面与氩等离子体相互作用

介绍了由锂回路、直线等离子体装置及液态锂净化系统等组成的液态锂综合实验回路平台。研究了液态锂与高密度等离子体相互作用、液态锂与结构材料相容性、液态锂净化和液态锂回路热工水力学参数测量等问题。实验结果表明,流动液态锂的蒸发速率与放电电流、氩气流量及磁场强度呈正相关关系。由流动液态锂产生的锂蒸气在轴向分布不具规律性,在径向分布呈高斯分布。流动液态锂的蒸发速率随着实验时间的增长逐渐升高,并趋于稳定。磁场抑制了液态锂的流动性。在磁场和等离子体长时间的作用下,流动液态锂表面生成一层很薄的氧化锂。     

不同类型核燃料对热管冷却反应堆燃耗性能的影响

热管冷却反应堆采用固态反应堆设计理念,具有功率密度高、结构紧凑、固有安全性高等特点,在深空探索、深海勘探、偏远地区等场景中具有广阔的应用前景。核燃料作为热管冷却反应堆的重要组成部分,不同类型核燃料在堆芯燃耗分析时会呈现不同的中子学性能。基于美国爱达荷国家实验室(INL)提出的热管冷却反应堆INL Design A,利用清华大学蒙特卡罗中子输运程序RMC (Reactor Monte Carlo code)建立堆芯物理模型,选取UO₂,(U_0.9Pu_0.1)O₂,U-10Zr,U-8Pu-10Zr,UN,UC这6种核燃料开展燃耗计算,分析了不同核燃料、不同功率水平对热管冷却反应堆堆芯燃耗性能的影响。计算结果表明:在堆芯燃耗深度相同情况下(20.8 GW·d·t?1),装载U-8Pu-10Zr燃料的堆芯所需235U富集度最低(9.8%),具有较好的U-Pu增殖性能。堆芯功率处于5 MW的热管冷却反应堆,燃料中241Pu的存在不仅没起到增大堆芯燃耗深度的作用,反而导致堆芯剩余反应性和堆芯寿期末次锕系核素(MAs)的产量增大,影响反应堆的安全性与经济性。因此,对于装载含有Pu燃料的小功率长寿期热管冷却反应堆,需重点关注241Pu对堆芯燃耗性能的影响。     

核辐射探测单晶生长方法研究进展

核辐射探测是指用各种核辐射探测器来得到核辐射信息的过程,在军用、民用和科研等领域具有广泛的应用。作为核辐射探测核心的核辐射探测器,主要分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。相比于气体探测器,闪烁体探测器和半导体探测器都需要晶体作为核心材料,晶体质量的品质在很大程度上决定了探测器性能的上限。为了获得性能更好的探测器,人们对探测器用单晶材料的生长方法进行了大量的研究。本文综述了近几年核辐射探测单晶生长方法研究的最新进展,总结了目前主流的晶体生长方法,包括溶液法、熔体法、气相法等,并对不同晶体的主要生长方法进行了归纳。     

液态锂综合实验平台中液态锂流面与氩等离子体相互作用

介绍了由锂回路、直线等离子体装置及液态锂净化系统等组成的液态锂综合实验回路平台。研究了液态锂与高密度等离子体相互作用、液态锂与结构材料相容性、液态锂净化和液态锂回路热工水力学参数测量等问题。实验结果表明，流动液态锂的蒸发速率与放电电流、氩气流量及磁场强度呈正相关关系。由流动液态锂产生的锂蒸气在轴向分布不具规律性，在径向分布呈高斯分布。流动液态锂的蒸发速率随着实验时间的增长逐渐升高，并趋于稳定。磁场抑制了液态锂的流动性。在磁场和等离子体长时间的作用下，流动液态锂表面生成一层很薄的氧化锂。     

直线成形方法在基于SDD探测器的TXRF仪能谱测量中的应用研究

因全反射X射线荧光仪中入射X射线与全反射X射线形成驻波,导致样品被激发产生的特征X射线成周期变化,且在驻波峰区探测器产生的核脉冲重叠严重,有必要提高后续分析电路的重叠核脉冲幅度准确提取能力,进一步提升全反射X射线荧光仪的性能。由于SDD探测器产生的核脉冲下降沿依衰减系数τ_rc呈指数规律衰减,依据衰减补偿原则,建立直线成形方法并推导应用于数字化核脉冲的递归公式。实验发现：在ADC转换器的取样周期为T下,当k≥T/τ_rc时直线成形后的核脉冲顶部才能形成一条直线;在k=T/τ_rc时上升沿最短,重叠核脉冲分辨能力亦最好。直线成形后的核脉冲上升沿及平顶分布与上升时间参数最小时的梯形成形结果相同但前者的平顶更为光滑;由于直线成形后的核脉冲不存在下降沿,使得其宽度更窄,有利于分离相距更近的重叠核脉冲。通过拟合直线成形后的核脉冲分布规律,确定了直线成形方法可准确提取幅度值的最窄重叠核脉冲间隔;且直线成形方法对不同幅度核脉冲的放大倍数一致,证实直线成形方法不会改变谱仪的能量线性。直线成形方法能可靠应用的前提是准确定位核脉冲的起始位置,为此建立起冲击成形递归公式,验证发现冲击成形后的核脉冲仅在其起始位置出现幅度约等于核脉冲幅度的冲击响应,利用阈值判别就能准确定位所有核脉冲起始位置。最后在FPGA内实现上述算法,并进行10组比对实验,实验结果显示直线成形方法在堆积平台与和峰压制能力、峰背比和能量分辨率三个方面均优于梯形成形与模拟式能谱测量系统,证实直线成形方法能极大地提升全反射X射线荧光仪的性能。     

基于同位素链核电荷半径的新关系

系统研究了2013年发表的核电荷半径数据库中的实验值,基于这个数据库中大量的同位素链核电核半径实验值,对相邻3个同位素核电荷半径之间的关系进行分析,进而得到一个新的核电荷半径关系:一个原子核的电荷半径等于其左右相邻的两个同位素核电荷半径之和的一半.运用该关系对质量数A?20(质子数Z?10和中子数N?10)的核电荷半径进行拟合,结果发现核电荷半径的理论值与实验值符合得较好,均方根偏差(RMSD)仅为0.00471 fm;对质量数A?54的核电荷半径进行拟合时,得到理论值和实验值的RMSD仅为0.00337 fm.同时还添加了奇偶摆动修正来提高核电荷半径的精确度.此外,利用这个新的核电荷关系,结合1999年和2004年发表的数据库对一些核电荷半径进行预言,得到核电荷半径的预言值与2013年发表的数据库中的实验值符合得较好;基于CR2013数据库得到的预言值与近几年新测得的核电荷半径的实验值也较接近.研究结果表明新的核电荷半径关系对电荷半径的描述和预言具有一定的精确性和可靠性.     

核工程类专业引导课中的大学物理图解

核工程类专业是基于核科学与技术学科,面向核能与核技术行业领域人才培养需要而设置的本科类专业.物理学是核科学与技术的起源,大学物理是核工程类专业的重要基础课程.为此,在核工程类专业引导课上,构思和设计大学物理知识的溯源、建立与发展的图解,以帮助学生建立大学物理的知识框架,激发学习兴趣,科学合理规划学习安排.     

甲苯光电离解离理论研究

The photoionization and dissociation photoionization of toluene have been studied using quantum chemistry methods.The geometries and frequencies of the reactants,transition states and products have been performed at B3LYP/6-311++G (d,p) level,and single-point energy calculations for all the stationary points were carried out at DFT calculations of the optimized structures with the G3B3 level.The ionization energies of toluene and the appearance energies for major fragment ions,C₇H₇⁺,C₆H₅⁺,C₅H₆⁺,C₅H₅⁺,are determined to be 8.90,11.15 or 11.03,12.72,13.69,16.28 eV,respectively,which are all in good agreement with published experimental data.With the help of available published experimental data and theoretical results,four dissociative photoionization channels have been proposed:C₇H₇⁺+H,C₆H₅⁺+CH₃,C₅H₆⁺+C₂H₂,C₅H₅⁺+C₂H₂+H.Transition structures and intermediates for those isomerization processes are determined in this work.Especially,the structures of C₅H₆⁺ and C₅H₅⁺ produced by dissociative photoionization of toluene have been defined as chain structure in this work with theoretical calculations.