有限元分析薄膜/基底在纳米压痕过程中的力学性能

运用有限元程序ABAQUS/Standard,建立了纳米压痕的有限元模型,并对一般薄膜/基底体系进行了数值模拟.结果表明:在压入相同深度时,薄膜的厚度越大,卸载后的残余深度越浅.薄膜的厚度越大,基底对薄膜的影响越小.对于同一厚度薄膜在不同最大压痕深度时,残余深度和基底的内应力会随着最大压痕深度的增加而增大.最后,采用前面论述的薄膜/基底体系,利用有限元方法模拟不同弹性模量对纳米压痕的影响,并将模拟结果和实验结果进行了对比.     

银纳米颗粒表面覆盖度对非晶硅薄膜光吸收特性的影响

本文采用磁控溅射系统在非晶硅薄膜的表面沉积不同覆盖度的银纳米颗粒,并研究纳米颗粒的表面覆盖度对非晶硅薄膜光吸收特性的影响.结果表明随着纳米颗粒表面覆盖度的增加,薄膜的晶格结构并不受影响.但是,随着表面覆盖度的增加,薄膜在近红外区域内对光的吸收范围却发生了明显变化.当纳米颗粒的表面覆盖度达到8;时,薄膜在近红外区域内对光的吸收范围达到了最大.这主要是由于纳米颗粒的局域表面等离子体增强了光吸收.     

氦气实验回路HeCEL-3概念设计的初步系统分析

利用大型系统与安全分析软件APROS 对氦冷实验回路(HeCEL-3)进行了包括稳态和瞬态的工况分析,不仅给出了回路设备参数的选取参考值、回路热工参数的分布,而且给出了回路瞬态运行的主要参数变化,为回路的设计和进一步设备调研提供了数据参考。同时,其分析过程和结果对中国聚变工程实验堆(CFETR)和未来聚变堆冷却回路的设计也有一定的借鉴意义。     

CFETR氦冷固态增殖包层多物理场氚输运分析

针对中国聚变工程实验堆(CFETR)外中平面氦冷固态增殖包层模块,开展了包层热、流、氚的多物理场耦合模拟分析,获得包层模块的氚分布、氚滞留量及氚渗透量。分析结果显示,在包层球床区无因吹洗气体流动滞缓而造成的氚滞留现象,其吹洗气体流道设计合理。同时,开展了入口吹洗气体掺氢量的参数敏感性分析。分析显示吹洗气体掺氢可以降低材料表面氚浓度,从而降低结构材料中的氚浓度梯度,抑制氚渗透;入口氢气浓度从 1ppm 增加到 1000ppm 时,氚渗透量降低为 1/20。     

氚增殖剂球床内氦气流动特性的数值模拟

通过计算流体力学(CFD)数值模拟方法,对氚增殖剂球床内部的氦气流动特性进行了初步研究。分析了球床流通长度和流通截面对提氚气体压降的影响,获得了不同入口流速下规则堆积球床和随机堆积球床的压降和阻力系数。      

ITER氦冷固态增殖剂试验包层模块中子学设计与优化

针对ITER中国氦冷固态增殖剂试验包层模块(HCCB TBM)的概念设计方案进行了初步中子学设计和优化。在铍球床填充率从80%降为62%的情况下,通过调整TBM内部结构的材料和布置,提出了一种中子学性能更好且满足安全要求的设计方案。计算结果表明,优化后HCCB TBM的产氚率比概念设计值提高的满功率运行一天后的产氚量为0.42mg,但总核热和最大功率密度有了一定降低。     

聚变堆用CLF-1 钢与316L 钢TIG 焊接接头组织与性能初步研究

对用W19123L 为焊丝的聚变堆用低活化CLF-1 钢与316L 钢的钨极氩弧焊(TIG)焊接接头金相组织及性能进行了初步研究。结果表明：焊接接头成型良好、无缺陷;金相组织表明焊接接头由CLF-1 侧(母材区、热影响区、熔合区)、过渡层、焊缝区、316L 侧(母材区、热影响区、熔合区)组成;室温拉伸试验结果优于母材的最低要求值;弯曲试验后的焊接接头内外表面完好,无裂纹产生,变形均匀;焊接接头冲击值成凹型分布,焊缝区冲击值最低,焊缝两侧热影响区冲击值次之,母材冲击值最高,316L 侧冲击值略高于CLF-1 侧,均满足焊接接头设计值;焊接接头上表面1.6mm 硬度波动较大,略高于1/2T 和下表面1.6mm 处,焊接接头1/2T 和下表面1.6mm 硬度分布较均匀,从CLF-1 侧到316L 侧有下降趋势。整体焊接性能基本稳定,满足异种钢焊接性能匹配要求。     

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基于中国氦冷固态增殖剂试验包层模块(CN HCCB TBM)的最新设计方案和ITER提供的中子学基准模型C-lite,采用国际通用的Monte Carlo粒子输运程序MCNP和欧洲活化程序FISPACT-2007对HCCB TBM及其辅助系统(统称为HCCB TBS)进行了详细的活化计算分析,得到并讨论了各结构部件的放射性、余热和接触剂量率结果.结果表明,停堆时HCCB TBM模块的总放射性和总余热分别为2.348×1016 Bq和5.826 kW.活化计算结果可以为TBS的安全分析、维护和放射性废物处置等提供数据基础和分析依据.     

NaOH溶液表面PARC18自组装手性的变化

具有共轭结构的非手性分子在界面通过自组装能够形成手性超分子,这种自发对称性破缺的过程为解释生命起源提供了线索,相关研究具有重要的科学意义。目前,尽管文献中对于界面手性自组装的机理有了详细的探讨,但对于手性结构的动力学过程缺乏深入的研究。为了阐明界面自组装手性是否会随时间变化,利用二次谐波-线二色谱方法(SHG-LD)研究了偶氮苯衍生物PARC18在气/液界面的超分子自组装手性。结果表明,PARC18在纯水表面形成了手性状态稳定的宏观结构,而在亚相为NaOH溶液时,界面形成的手性结构状态随时间变化。此外,在纯水表面,谐波信号主要源于电偶极矩的贡献,而在NaOH溶液表面,磁偶极距对谐波信号,尤其是手性信号的贡献占主导。推测这是由于在碱性条件下,界面的PARC18分子发生构型异构化,分子中的两个发色团相互耦合,导致手性结构发生变化,同时增强了磁偶极的贡献。     

流动氦气出口温度控制仿真与分析

分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab 的Simulink 模块搭建了PID 的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。