我所了解的洪朝生先生

正奉献、清正一生事业、精神永存——赵忠贤敬挽2018年物理所成立90周年的成就里提到了洪朝生先生,就是他带领团队研制了中国第一台氢液化器,中国第一台氦液化器。这些技术也转移到了其他应用部门,如航天等。有了低温条件才     

柯林斯氦液化器膨胀机的最佳进气温度

本文提出了计算柯林斯氦液化器膨胀机最佳进气温度的方法.计算了不同进气压力和预冷温度时膨胀机的最佳进气温度.还计算了膨胀机和换热器的效率对膨胀机最佳进气温度的影响.     

建立国际一流的科研管理体系

正从国立中央研究院物理研究所到中国科学院应用物理研究所,再到中国科学院物理研究所,走过了90个春秋。90年来,物理所一直是中国尖端科技成果的发祥地——中国第一台氢液化器、中国第一台氦液化器、中国第一块钕铁硼永磁材料……据不完全统计,物理所及应用物理所累计承担各类科研项目3000余项;1978—2017年,共获各类科技成果奖460余项,我所赵忠贤研究员获2016年度国家最高科学技术奖;被SCI收录论     

换热器对氦液化流程的影响及其热力学分析

采用Matlab编程实现对氦液化流程的模拟,在验证模型准确性的基础上,针对流程中换热器的有效度对流程性能的影响进行了详尽的研究和分析。此外还分析得到了所有换热器大小对液化率的不同影响作用,并且从热力学角度探讨了其原因,所得结果对大型氦液化器中换热器的选择和面积分配具有指导意义。     

氦透平膨胀机电涡流制动数值模拟

氦透平膨胀机是氦制冷机或氦液化器的核心部件,其制动方式大致有:风机制动、油制动、电涡流制动等几种形式,相比其它制动方式,电涡流制动具有响应速度快、制动及时、结构简单、制动平稳、有利改善转子结构、易实现全自动控制等诸多优势。本文主要分析了电涡流制动的工作原理,研究了低温环境下电涡流制动的热物理性能。根据低温氦透平膨胀机电涡流制动结构,应用COMSOL Multiphysics建立几何模型,进行初始条件设置和网格划分,数值模拟研究了直流螺线管和电涡流制动的电磁场特性,分别得到其分布规律以及磁通密度变化规律;阐明了低温氦透平膨胀机电涡流形成及制动的机理。     

基于部件参数的氦液化循环设计方法

氦液化器是前沿科学研究必需的基础设施,然而由于氦液化循环的流程复杂和变量繁多,其优化设计一直是困扰的问题。在早期由于受限于计算机技术的水平,氦液化循环设计和优化主要以循环各部位的工质状态参数为研究对象,但该方法有其局限性。因此,本文以Collins循环为例提出一种新的氦液化循环设计方法:以部件参数为优化对象,采用"两个模型"(能流模型与"双菱形"T-kA图模型)的新算法,并结合"EES程序估算—Aspen HYSYS模型校核"的设计思想,最终使得氦液化循环的设计变得操作简易且结果合理。     

G-M/J-T氦制冷机系统冷箱漏热分析

冷箱是G-M/J-T氦制冷机系统的核心装置,氦制冷机冷箱由真空杜瓦、热防护屏组件、低温阀门和换热器组等构成,工作温度远低于环境温度。冷箱的漏热是影响G-M/J-T氦制冷机性能的一个重要因素。通过对G-M/J-T氦制冷机冷箱各主要部件的漏热计算,得出了冷箱内部主要部件漏热量分布,并进行了冷箱漏热实验验证,为G-M/J-T氦制冷机系统的优化设计和实验运行提供指导。     

两相区放汽过程的热力学分析与试验

一、引言 两相区放汽过程在工程实际中常会遇到,例如,利用太阳能或低温余热的沸石吸附式制冷机,低温工程中的西蒙氦液化器,以及核工程和低温液体输送等方面。本文以平衡态为前提,运用变质量热力学原理,导出两相区放汽过程中排放汽量与系统温度下降的一般关系式,进而对水和氦,给出各自的具体计算式。这些公式简便明瞭,便于实际使用。此外,还进行了水在两相区放汽过程的观察和试验。     

高压下惰性元素氦化合物的研究进展

氦(He)是元素周期表第2号元素,也是宇宙中除氢以外含量最丰富的元素,广泛存在于恒星和气态巨行星(gas giant planets)的内部高压强(高压)极端环境中。氦因其满壳层的电子结构具有极强的化学惰性,极难与其他元素结合形成化合物。近年来,多项研究工作表明,惰性氦在极端高压条件下具有“不简单”的物理行为,如通过计算“预言”了在高压下稳定的铁氧氦化合物FeO₂He和具有反常原子传播的水氦化合物He-H₂O等。这些研究工作不仅有助于发现新的化学成键范式,也有力推动了高压物理、地学和行星科学等相关领域的研究进展。本文重点介绍了高压下氦化合物的相关研究进展,聚焦讨论氦化合物在高压下稳定的物理机制,并对未来在高压下设计和制备新型氦化合物的相关研究进行展望。     

氦团簇及氦间隙原子在钨中的稳定性研究

首先采用分子动力学方法研究了在钨中预存氦-空位团簇（He_nV₂₂）后氦原子结合能与氦-空位比的关系。研究发现:当氦-空位比小于4.5时,氦原子结合能随氦-空位比呈线性减小趋势;当氦-空位比大于4.5时,氦原子的结合能随氦-空位比出现剧烈振荡的现象,这种现象是由于钨中预存氦-空位团簇随机挤出位错环使体系能量骤降所导致的。与此同时,氦-空位团簇周围出现了一些处于亚稳态的fcc结构和hcp结构的钨。为了研究氦团簇周围压强对钨基体相变的影响,本文利用第一性原理对钨的三种结构进行了高压相变计算,发现静水压力不能使钨的三种结构互相转变。另外,通过对bcc钨和fcc钨中四面体间隙氦原子和八面体间隙氦原子电荷密度差的计算,发现bcc钨中四面体间隙氦原子的稳定性高于八面体间隙氦原子的稳定性,而在fcc钨中四面体间隙氦原子的稳定性弱于八面体间隙氦原子的稳定性。     

ITER 试验包层模块活化计算与环境安全分析

运用聚变堆放射性计算程序FDKR 和衰变链数据库AFDC-DLIB, 计算了ITER 中国氦冷固态增殖试验包层模块设计中活化产物的放射性、衰变余热和潜在生物危害因子BHP 值。计算结果表明: 对于试验包层模块来说, 在500MW 聚变功率下运行一年, 停堆时的总放射性、余热和BHP 值分别为2. 10× 10¹⁶B_q 、5. 06 × 10^{- 3}MW 和 68. 6km³•( kW) ^{- 1}。结果表明: 中国氦冷实验包层模块不存在突出的安全问题。     

基于修正克劳特循环的氦液化装置研制

为满足稳态强磁场实验装置(SHMFF)日益增长的液氦供应需求,研制一台基于两级串联透平膨胀机修正克劳特(Claude)循环且带有液氮预冷的氦液化装置。完成了氦液化流程设计及冷箱系统集成,并对降温液化过程进行测试与分析。结果表明,两级透平膨胀机能够稳定运行于额定转速,氦液化装置在降温15 h时进入液化阶段,在产液4.5 h后能达到100 L/h的液化速率,满足设计要求。     

EAST 2kW/4K氦制冷机检漏及真空系统运行情况

介绍EAST超导托卡马克2kW/4K氦制冷机的检漏方法及检漏过程,制冷机的真空系统及运行情况,指出关于大型氦低温系统检漏要注意的一些问题。     

近代的氦液化器

目前,液态氦在科学研究中主要作为唯一的冷却剂,利用它可以使溫度接近絕对零度。液态氦在正常大气压下的沸点为4.22°K;而減压时溫度可降低到1°K。液态氦的蒸发潛热并不大(4.6千卡/公斤),这就增加了用它作冷却剂时的困难。因此对液态氦容器的絕热性能就提出很高的要求。 1908年,荷兰物理学家卡麦尔林格、奥湼斯首先实現了氦的液化。他利用了(經过液态     

氦语音增强算法的研究

当潜水员深海作业时，由于生理方面的原因，需要以氦氧混合气体为呼吸介质替代空气，但这时会出现所谓的“氦语音”现象，语音产生很大畸变，清晰度极低。本文给出了氦语音的基本变化规律，介绍了两种分别基于短时傅立叶变换和线性预测模型的增强算法。我们的实验结果表明，两种算法均能显著校正氦语音，提高清晰度。     

微型同轴脉管制冷机最低制冷温度影响因素的实验研究

本文对微型同轴脉管制冷机最低制冷温度的影响因素进行了实验研究。试验结果表明:在其他运行参数不变的情况下,随着氢浓度的逐渐减少,最低制冷温度也逐渐降低,当氢的摩尔浓度小于20％时,其最低制冷温度和纯氦相差不大。不同的氢氦配比下,该脉管制冷机的最佳运转频率为16.7 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。     

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n, α)反应时具有一定的参考价值。     

充氚时效不锈钢微观断裂机制

不锈钢材料在氚环境中长期工作时不仅存在着氢脆问题，同时还由于进入基材内部的氚衰变而产生氦，发生氦的积累，造成材料性能下降，甚至导致材料被破坏，即产生所谓“氦脆”现象。本课题2002年进行了样品的高温气相充氚实验以及充氚后一些显微组织分析工作。2003年对充氚＋1a时效的HR-2不锈钢样品进行了TEM动态拉伸实验观察。初步表明，充氚促进裂纹尖端位错的发射和增殖：对于HR-2不锈钢，充氚使无位错区（DFZ）减小甚至消失。2004年，充氚样品经历2a的室温时效，积累了一定的氦量，实验试图探索氦对微观断裂机制的影响。     

直升机传动系统试车台测控系统设计

直升机传动系统的研制,需要大量试车台对其设计合理性进行试验验证。在满足传动系统试车台技术指标的基础上,采用分布式结构和C/S模式测控网络,设计了一种具有通用性的测控系统。详细阐述了测控系统工作原理和软硬件设计。该系统减少了试车台建设和适应性改造的周期和难度,增强试车台的灵活性和可维护性。系统已成功应用于多个传动系统试车台,且运行稳定可靠。     

氦对钛的体胀及稳定性影响的分子动力学模拟

采用分子动力学(molecular dynamics,MD)方法研究了不同压力下氦-空位复合物的大小、氦含量对材料肿胀、稳定性的影响. 分析了影响材料体积改变及稳定性因素：随着氦含量的增加,体系内聚能减小,系统体积膨胀,稳定性降低;当氦-空位复合物较小时,随着氦-空位复合物的增大,体系内聚能增加,系统体胀减小,体系趋于稳定. 当氦泡中氦原子达到一定数量时氦泡不再继续长大. 关键词： 体胀 氦-空位复合物 钛 分子动力学