基于JMCT-JBURN的燃料棒径向功率分布计算

研究给出基于蒙特卡罗粒子输运软件JMCT耦合燃耗分析软件JBURN计算燃料棒径向功率分布的方法。介绍了计算模型的建立、输运及燃耗计算的相关设置以及裂变功率、俘获功率的统计方法。UO₂燃料棒径向功率分布的计算结果表明,采用JMCT-JBURN软件的结果与工程常用软件符合较好,最大偏差不超过3%,证明了计算方法和计算软件的适用性。该方法可用于工程设计。     

压水堆不同燃耗完整和破损棒燃料芯块氧化特征拉曼光谱研究

为研究压水堆不同燃耗完整和破损燃料棒燃料芯块氧化过程和物相变化,采用拉曼光谱分析技术对燃耗为14 GW·d·t^-1和45 GW·d·t^-1的完整燃料棒及燃耗为14 GW·d·t^-1和41 GW·d·t^-1的破损燃料棒燃料芯块的氧化特征进行了分析。结果表明：14 GW·d·t^-1和45 GW·d·t^-1的完整燃料棒燃料芯块由UO₂、U₄O₉和U₃O₈组成,相比于燃料芯块的内部区域,芯块边缘显示出更强的氧化性;14 GW·d·t^-1和41 GW·d·t^-1破损燃料棒燃料芯块发生了重结构,形成柱状晶粒,主要物相为UO₂和U₃O₈。燃耗的加深和燃料棒的破损均促进了燃料芯块的氧化过程,但并不会改变燃料芯块的主要相结构。     

UO2 晶体中低密勒指数晶面表面能的分子动力学模拟

采用基于刚性离子势的分子动力学模拟方法初步计算了UO₂晶体中(100), (110)和(111) 3种低密勒指数晶面在300–1500 K范围内的表面能大小. 结果表明, 3种晶面的表面能大小随温度的升高而降低, 与实验结果趋势一致; 原子排列最紧密的(111)晶面具有最低的表面能, 3种晶面的表面能大小从高到低依次为(100), (110)和(111)晶面; 达到平衡状态下的表面层原子相对于体内原子层在表面的法线方向上发生了明显的压缩并且表面层原子的对称性也降低了, 表面原子的弛豫效应一直影响到了第5层. 计算研究结果将有助于深入认识UO₂燃料中裂变气体气泡的聚集长大以及燃料的辐照肿胀开裂行为. 关键词： 分子动力学 2')" href="#">UO₂ 低密勒指数晶面 表面能     

SmCo7纳米晶合金晶粒组织热稳定性的热力学分析与计算机模拟

推导出了单相纳米晶合金的晶界过剩体积与晶粒尺寸之间的定量关系, 建立了纳米晶合金的晶界热力学性质随温度和晶粒尺寸发生变化的确定性函数. 针对SmCo₇纳米晶合金, 通过纳米晶界热力学函数计算和分析, 研究了单相纳米晶合金的晶粒组织热稳定性. 研究表明, 当纳米晶合金的晶粒尺寸小于对应于体系中晶界自由能最大值的临界晶粒尺寸时, 纳米晶组织处于相对稳定的热力学状态; 当纳米晶粒尺寸达到和超过临界尺寸时, 纳米晶组织将发生热力学失稳, 导致不连续的快速晶粒长大. 利用纳米晶合金热力学理论与元胞自动机算法相耦合的模型对SmCo₇纳米晶合金在升温过程中的晶粒长大行为进行了计算机模拟, 模拟结果与纳米晶合金热力学模型的计算预测结果一致, 由此证实了关于纳米晶合金晶粒组织热稳定性的研究结论. 关键词： 纳米晶合金热力学 7纳米晶合金')" href="#">SmCo₇纳米晶合金 热稳定性 计算机模拟     

晶粒尺寸对Ba$lt;sub$gt;0.70$lt;/sub$gt;Sr$lt;sub$gt;0.30$lt;/sub$gt;TiO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;陶瓷介电性能的影响规律及机理研究

通过制备晶粒尺寸处于0.1—10 μm之间的致密Ba_0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷,系统研究了晶粒尺寸对居里温度T_C、铁电相介电常数ε_F、峰值介电常数ε_M的影响规律,并深入分析了其内在的影响机理.研究表明：晶粒尺寸减小时,T_C刚开始基本不变,直到晶粒尺寸小到一定程度时才开始降低,此变化规律可由Buesseum的内应力模型解释;随晶粒尺寸的增加,ε_F先增加后减小,此变化规律可由Shaikh的串并联模型来解释,主要影响因素有内应力、畴、晶界;ε_M随晶粒尺寸的增加,在晶粒尺寸较小时先增加后减小,晶粒尺寸较大时略有增加,此变化规律可由弥散相变理论和串并联模型共同解释,在晶粒尺寸较小时主要影响因素为内应力、微畴和晶界,晶粒尺寸较大时主要影响因素为晶界. 关键词： 0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷')" href="#">Ba_0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷 介电常数 居里温度 晶粒尺寸     

Pu或Am含量对铀基混合氧化物的结构和能量及力学性质的影响

U-Pu和U-Am混合氧化物中的Pu或Am含量对核反应堆燃料的高效循环利用至关重要.研究铀基混合氧化物中不同Pu或Am的含量对其结构、力学性质和能量的影响有助于理解和预测提高反应堆中燃料的行为以及与包层的化学或力学相互作用.本文通过DFT+U方法首先探索UO₂、PuO₂和AmO₂的结构和能量随U的变化关系,然后研究UO₂结构中不同Pu或Am含量对其结构和力学性质以及能量的影响.结果表明在UO₂结构中掺入不同Pu或Am的含量均使得体系晶格参数收缩,且与实验观测(U, Pu)O₂中Pu的含量结论是一致的.从能量角度观察,UO₂结构中掺入不同Pu或Am的含量使得体系形成能随掺入量的变化趋势明显不同.结果显示当UO₂结构中掺入Pu为25%时,U-Pu混合氧化物体系的形成能最低,而当UO₂结构中掺入Am为75%时,U-Am混合氧化物体系的形成能最低.此外,我们也探讨和分析了在UO₂     

同一燃耗区域核燃料包壳破损建模分析

核反应堆燃料包壳是构成反应堆安全的重要屏障, 一旦发生破损,放射性裂变产物就会释放到一回路的冷却剂中。本文通过一回路134Cs/137Cs比值确定破损燃料棒所在燃耗区域,对该燃耗区域裂变产物的产生、裂变产物进入芯块间隙、一回路核素平衡分别进行建模,然后,利用建立的数学模型对破口处裂变产物向一回路释放过程进行分析,得出破口的大小和破损根数及所在燃耗区域,并以压水堆核电站燃料包壳破损的数据进行验证,证实了模型的合理性。     

外加应力作用下UO2中空洞演化过程的相场模拟

本工作建立了外加应力作用下UO₂中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法模拟了不同外加应力下单个空洞的演化过程,结果表明随着外加应力的增大,空洞的生长速度加快.最后,研究了外加应力对多晶体系中晶粒长大和空洞演化的影响,结果表明,不同晶粒内的应力大小不同,应力越小的晶粒越容易长大,尺寸越大的空洞的边缘应力也越大.晶间空洞与弯曲晶界存在相互作用,一方面晶界附近的空洞会生长成透镜状,另一方面空洞对晶界也有钉扎作用,能减缓晶界的迁移.此外,外加应力会加速多晶系统中空洞的生长,并且本文计算得到了外加应力与空洞半径的关系,发现外加应力越大,空洞的生长越快.     

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。     

氟盐冷却球床高温堆次锕系核素的嬗变研究

针对氟盐冷却球床高温堆(FHR)深燃耗的特征,研究了FHR嬗变次锕系核素(MA)的可行性。研究结果表明:(1) 优化后燃料球的参数为U-235富集度19.75%,UO₂与MAO₂质量比为18:1;(2) 燃料球在堆芯内的流速为4.59 cm/d、最深燃耗150 GWd/tHM;(3) 次锕系核素的总嬗变率为26.16%。其中,Np-237、Am-241、Am-243通过中子的俘获吸收到重核素、$\beta $衰变到裂变核素两条途径可有效嬗变,Cm-243、Cm-244、Cm-245由于轻核素的俘获吸收以及$\beta $衰变的积累效应,不能有效嬗变。     

CaF2纳米晶粒结构相变行为的尺寸依赖性（英文）

利用原位高压同步辐射X射线衍射方法,对尺寸为11 nm的CaF₂纳米晶粒进行高压结构相变和压缩特性研究。当压力为12 GPa时,观察到由萤石结构向α-PbCl₂结构转变的一次相变,该相变压力点远高于体材料,但略低于粒径更小的CaF₂纳米晶体。相比体材料,纳米尺寸的CaF₂样品的体弹模量更大,说明其更难被压缩。当压力释放至常压时,11 nm的CaF₂纳米晶粒的α-PbCl₂型亚稳相结构被保留下来,相变不可逆。分析了影响11 nm CaF₂纳米晶粒独特高压行为的原因,判定尺寸效应为主要因素,该尺寸下较高的表面能导致结构稳定性增强和体积模量增加。     

压水堆核电厂燃料棒破损诊断分析研究

燃料棒是核电厂包容放射性物质的第一道屏障。燃料棒破损会导致冷却剂裂变产物活度升高,严重时机组须在数小时内后撤到停堆。通过取样监测的冷却剂放射化学数据可以一定程度上反映堆芯内装载燃料棒的破损情况。本研究介绍了压水堆核电厂功率运行期间冷却剂内裂变产物的来源,分析了裂变产物通过反冲和扩散方式的产生机理,通过求解迁移方程得到稳态情况下裂变产物活度的解析解。基于最小二乘法对反冲释放和扩散释放的裂变产物释放产生比进行解谱,建立了诊断压水堆燃料棒破损时间、破口程度、锕系核素泄漏、燃耗和燃料批次的定量分析模型。采用某百万千瓦压水堆运行中发生二次氢化的燃料循环的冷却剂裂变产物监测数据进行了验证,理论模型的分析结果也与机组停堆后啜漏检查和热室检查结果相符。     

动态热风辅助再结晶策略改善CsPbI2Br钙钛矿在大气环境下的结晶及其光电性能

CsPbI₂Br薄膜在大气环境下制备存在覆盖率低、结晶质量差和结构稳定性差等问题.本文提出了一种动态热风辅助再结晶策略(dynamic hot-air assisted recrystallization,DHR),在相对湿度大于(50%(>60%RH).的大气环境下,制备出高覆盖率、(100)择优取向、大尺寸晶粒、结构稳定、光电性能好的CsPbI₂Br薄膜.这是由于动态热风过程能够有效提高薄膜的覆盖率和获得(100)择优取向的结晶,但晶粒尺寸会显著减小(R_ave=0.32μm)并伴随着大量的晶界形成,从而加剧载流子的非辐射复合(τ_ave=99 ns);而通过再结晶过程,可进一步提高(100)择优取向的结晶和显著增大晶粒尺寸(R_ave=2.63μm),从而提高薄膜的光致发光强度和荧光寿命(τ_ave=118 ns).由DHR策略制备的未封装CsPbI₂Br太阳能电池具备高光电转换效率(power conversion effici...     

(Sr,Co,Nb）掺杂SnO2压敏电阻的电学非线性

研究了Sr对新型(Co, Nb)掺杂SnO₂压敏材料微观结构和电学性质的影响.当SrCO ₃的含量从零增加到1.50mol%时，(Co, Nb)掺杂SnO₂压敏电阻的击穿电压从240V/mm猛增 到1482V/mm.样品的微观结构分析发现, 当SrCO₃的含量从零增加到1.50 mol%时, SnO2的晶粒尺寸迅速减小．晶界势垒高度测量揭示，SnO₂晶粒尺寸的迅速减小是击穿 关键词： 碳酸锶 二氧化锡 势垒 电学非线性     

考虑晶粒尺寸效应的超薄(10–50 nm) Cu电阻率模型研究

结合Marom模型与实验数据, 给出了晶粒尺寸与金属薄膜厚度的关系式. 基于已有的理论模型, 针对厚度为10–50 nm Cu薄膜, 考虑到表面散射与晶界散射以及电阻率晶粒尺寸效应, 提出一种简化电阻率解析模型. 结果表明, 在10–20 nm薄膜厚度范围内, 考虑晶粒尺寸效应后的简化模型与现有实验数据符合得更好. 相对于Lim, Wang与Marom模型, 所提模型的相对标准差分别降低74.24%, 54.85%, 78.29%. 关键词： 表面散射 晶界散射 晶粒尺寸效应 平均自由程     

晶界对庞磁电阻颗粒薄膜的磁学和输运性能的影响

采用脉冲电子束沉积技术，在Si(100)单晶衬底上沉积庞磁电阻La_0.67Ca_0.33MnO₃颗粒薄膜，并对它的磁学性能和电学输运性能进行了表征.研究晶界对庞磁电阻薄膜的物理性能的影响，结果表明，晶界的存在使得晶粒之间的耦合变弱，在变温磁化过程中表现出团簇玻璃态行为，金属—绝缘体转变温度(T_p)远远低于铁磁—顺磁转变温度(T_c).低温下电子输运具有弱局域化行为.在低磁场下，晶界的存在掩盖了La_0.67Ca_0.33MnO₃的本征磁电阻行为. 关键词： 脉冲电子束沉积 晶界 磁学和电学输运性能 庞磁电阻     

双配体策略制备大气环境下性能稳定的CsPbIBr2光电探测器

大气环境下溶液法制备的CsPbIBr₂钙钛矿薄膜存在薄膜覆盖率低、结晶度差和性能不稳定性等问题.为此,本文提出了一种双配体(卵磷脂(L-α-phosphatidylcholine,LP)和硫氰酸铵(NH₄SCN))策略,可在相对湿度不高于60%的大气环境下,利用喷涂法制备出高结晶质量、结构稳定的钙钛矿薄膜.这是由于卵磷脂能够有效降低钙钛矿前驱体溶液的表面张力,提高CsPbIBr₂钙钛矿薄膜的覆盖率,并在CsPbIBr₂钙钛矿薄膜表面形成一层隔绝水氧的保护层;但同时也会减小晶粒尺寸,形成大量的晶界,造成载流子传输不利.而NH₄SCN能够克服卵磷脂的不足,增大晶粒尺寸,提高钙钛矿材料的电学特性.这样,制备出的未封装CsPbIBr₂钙钛矿光电探测器(ITO/CsPbIBr₂/Au)具有低暗电流密度(2×10^-4mA·cm^-2)、微秒级别的响应时间(20,21μs)和长效稳定性(在相对湿度为40%—...     

基于ADI-FDTD模拟的岩石核磁共振横向弛豫特征分析

将复杂的骨架-孔隙系统抽象成等效双孔介质,根据Bloch方程构建数学模型,用交替隐式时域有限差分(ADI-FDTD)和联合反演迭代法(SIRT)进行横向宏观磁化矢量的数值模拟与核磁共振T₂谱的反演,定量研究扩散系数、弛豫速率、孔隙组分比和孔隙宽度对核磁响应的影响.结果表明:横向宏观磁化矢量衰减速率与扩散系数和微孔隙分量成正比,与孔隙宽度成反比,与表面弛豫速率基本无关.当扩散系数较大、孔隙宽度较小时,核磁共振T₂谱难以直观反映孔隙组分及孔隙结构.应用核磁共振评价孔隙结构时需特别注意扩散系数和孔隙尺寸的影响.     

微波铁氧体损耗的晶粒表层自旋波共振模型

考虑了晶粒表层中由杂质和应力引起的感生单轴各向异性场,由进动方程解出了晶粒表层中的自旋波体征频率.通过比较晶粒内部和表层的自旋波频谱上、下限,说明了非共振有效线宽ΔHeff来源于晶粒表层的自旋波共振激发.提出的多晶内禀磁化率χi+由晶粒内部的χb+和晶粒表层的χs+所组成,得出了非共振ΔHeff与χs″+及晶粒表层体积分数Vs成正比的关系式.解释了ΔHeff与晶粒尺寸及气孔率的关系.阐明了场移的物理机制,理论与实验相符. 关键词：     

几种典型化学物质的电离层释放效应研究

建立了一个包括中性释放气体扩散、离子化学反应及等离子体扩散等过程的化学物质电离层释放三维动力学模型,基于该模型构建了化学物质释放数值模拟软件平台,对H₂O,CO₂,H₂和SF₆等几种典型化学物质的电离层释放进行了数值模拟,给出了这些物质在电离层释放后产生的扰动特性和释放区域主要粒子的时空变化规律. 关键词： 典型化学物质释放 三维动力学模型 电离层扰动效应