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核电厂机器人耐辐照技术研究进展及分析
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作者 田敏轩 陈青 +3 位作者 周寒 徐建军 刘晓东 鄢家鑫 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期899-909,共11页
针对核电厂环境中机器人硬件受到辐照易损伤失效的问题,首先对国内外核电厂机器人研究与应用现状进行归纳,识别出辐照敏感的机器人关键部件,并对其辐照损伤原理进行分析。在此基础上进一步梳理了近年来机器人在元器件、结构、算法、系... 针对核电厂环境中机器人硬件受到辐照易损伤失效的问题,首先对国内外核电厂机器人研究与应用现状进行归纳,识别出辐照敏感的机器人关键部件,并对其辐照损伤原理进行分析。在此基础上进一步梳理了近年来机器人在元器件、结构、算法、系统四个层级上所采用的耐辐照加固技术。本文提供了多层级的机器人耐辐照技术指导,并指出未来耐辐照技术将以体积小型化、设计模块化、材料创新与研发为发展趋势,为核电厂机器人的开发提供坚实的硬件基础,进一步保障核电的安全、经济运行,促进核电行业智能化快速发展。 展开更多
关键词 核电厂 机器人 耐辐照
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KYLIN V2.0程序图形处理器加速方法及LCT临界实验验证
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作者 赵晨 张斌 +4 位作者 黄世恩 陈长 卢宗健 柴晓明 李庆 《哈尔滨工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期2364-2368,2399,共6页
为了进一步提高组件程序KYLIN V2.0的计算速度,本文开展了图形处理器加速方法研究,分析了硬件架构。将特征线输运计算中的大量简单重复计算从中央处理器转移至图形处理器,建立了异构系统特征线扫描算法,并利用异构通信机制,对于组件基... 为了进一步提高组件程序KYLIN V2.0的计算速度,本文开展了图形处理器加速方法研究,分析了硬件架构。将特征线输运计算中的大量简单重复计算从中央处理器转移至图形处理器,建立了异构系统特征线扫描算法,并利用异构通信机制,对于组件基准题加速比最高可达到50倍。同时,为了进一步完善KYLIN V2.0程序验证确认矩阵,本文采用LCT临界实验装置开展了验证确认研究,验证算例包括了LCT003系列、LCT011系列共14个临界实验装置,最大特征值偏差8.05×10-3,与同类型程序具有相近的计算精度。本文研究验证了图形处理器具有良好的加速效果,实现了KYLIN V2.0程序的大幅加速,同时进一步补充了程序验证矩阵,支持了程序的工程应用。 展开更多
关键词 图形处理器 图形处理器加速方法 特征线方法 验证与确认 临界实验装置 LCT KYLIN V2.0 TORCH
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ODS钢焊接技术研究进展与展望
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作者 郑勇 魏连峰 +4 位作者 杨灿湘 邱绍宇 李华鑫 王军健 杨建国 《焊接学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期117-128,共12页
氧化物弥散强化钢(oxide dispersion strengthened steel,ODS钢)因优异的高温力学性能、抗辐照性能和抗热蠕变性能等,被认为是最有潜力的下一代核反应堆包壳候选材料之一,ODS钢的优异性能主要归因于基体中弥散分布的纳米氧化物颗粒.抑... 氧化物弥散强化钢(oxide dispersion strengthened steel,ODS钢)因优异的高温力学性能、抗辐照性能和抗热蠕变性能等,被认为是最有潜力的下一代核反应堆包壳候选材料之一,ODS钢的优异性能主要归因于基体中弥散分布的纳米氧化物颗粒.抑制及避免焊接过程中纳米氧化物的析出、长大、团聚是选择焊接方法的重要依据,目前核燃料元件用ODS钢结构(大长厚比包壳)及极端服役条件(高温、高压、强辐照)对焊接方法提出了更高的技术指标要求,焊接技术已成为制约ODS钢作为核燃料元件包壳材料的最重要因素.因此,文中详细阐述了不同焊接方法对ODS钢进行焊接时,焊接接头微观结构特别是纳米氧化物颗粒以及力学性能的演变.结果表明,尽管熔焊和钎焊都适用于超长薄壁管件的焊接,但是熔焊容易导致接头处晶粒长大以及纳米氧化物团聚,而钎焊中钎料引入形成的异质界面在中子辐照中会产生开裂,相比之下,压力焊则能获得强度较高的焊接接头,最后还对焊接方法的未来发展方向进行了展望. 展开更多
关键词 氧化物弥散强化钢 优异性能 焊接技术 纳米氧化物 强度
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基于快堆堆芯中子学计算软件MOSASAUR的物理-热工耦合计算方法研究
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作者 张斌 王连杰 +1 位作者 娄磊 赵晨 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期656-665,共10页
为满足快堆堆芯稳态及瞬态分析计算,本文在铅冷快堆堆芯中子学计算程序MOSASAUR的基础上,开展了物理-热工耦合计算方法研究。MOSASAUR程序是基于确定论两步法计算策略,由截面生成、能谱修正、堆芯计算及不确定性分析4个模块组成。本文... 为满足快堆堆芯稳态及瞬态分析计算,本文在铅冷快堆堆芯中子学计算程序MOSASAUR的基础上,开展了物理-热工耦合计算方法研究。MOSASAUR程序是基于确定论两步法计算策略,由截面生成、能谱修正、堆芯计算及不确定性分析4个模块组成。本文采用刚性限制法求解三维时空动力学方程,拓展了MOSASAUR中堆芯计算中的瞬态分析能力;基于子通道程序COBRA-YT扩展了其对液态金属冷却反应堆的热工水力计算能力,并与MOSASAUR耦合,作为热工反馈模块;采用不动点迭代法耦合了物理中子场及温场,最终形成了快堆堆芯稳态及瞬态的物理热工耦合计算。本文采用LMW基准题和ORAL19棒束问题分别对三维时空动力学计算和热工水力计算进行了模块验证;基于MicroURANUS堆芯进行了堆芯稳态及瞬态耦合计算的验证。数值结果显示,基于快堆堆芯中子学计算程序MOSASAUR的多物理耦合计算具有较高的计算精度。 展开更多
关键词 多物理耦合 铅冷快堆 瞬态分析 热工水力计算 MOSASAUR
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强γ环境水下乏燃料操作临界安全监督优化设计研究
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作者 踪训成 李卫敏 +2 位作者 李翔 舒文 吴明昌 《核科学与工程》 北大核心 2025年第3期564-570,共7页
基于目前乏燃料临界安全监督的现状及存在的问题,提出了若干优化改进建议,采用涂硼计数管代替传统BF_(3)计数管,克服乏燃料强γ射线的干扰,获得更加有效真实的中子计数率;提出建立远程数字化临界监测系统的必要性,系统中设置中子倍增时... 基于目前乏燃料临界安全监督的现状及存在的问题,提出了若干优化改进建议,采用涂硼计数管代替传统BF_(3)计数管,克服乏燃料强γ射线的干扰,获得更加有效真实的中子计数率;提出建立远程数字化临界监测系统的必要性,系统中设置中子倍增时间阈值、中子计数率阈值作为事故前警告报警参数,提醒操作人员注意临界趋势,判断当前的临界安全状况,必要时采取临界控制措施;系统中增加γ剂量临界报警设备,一旦发生临界事故,触发事故性报警,紧急撤离疏散操作人员并进入应急响应状态,减少人员辐射受照。通过设计合理的多样性报警逻辑减少误报警概率,通过优化设计实现乏燃料临界监督科学规范、报警响应快、判断可靠的目标。 展开更多
关键词 乏燃料 临界监督 量化参数 报警
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L-PBF制造GH3536热处理与激光冲击强化复合调控
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作者 刘怡 方学伟 +1 位作者 汤可鑫 黄科 《焊接学报》 北大核心 2025年第1期15-23,共9页
文中针对激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,L-PBF)制造的GH3536样品,采用了不同的后处理工艺,并对其微观组织、力学性能和残余应力进行了分析.结合激光冲击强化技术,开展了构件表面残余应力调控,探究了热处理与激光冲击强化工艺... 文中针对激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,L-PBF)制造的GH3536样品,采用了不同的后处理工艺,并对其微观组织、力学性能和残余应力进行了分析.结合激光冲击强化技术,开展了构件表面残余应力调控,探究了热处理与激光冲击强化工艺顺序对残余应力的影响.结果表明,热处理中巨大的冷却应力撕裂了部分孔隙,同时,热处理不能完全消除构件表面约为+90 MPa的残余拉应力.随着冲击次数增加,残余应力的改善效果更显著,冲击两次后构件近表面呈现残余压应力状态,约为−350 MPa.相比在热处理前进行激光冲击强化,在热处理后进行强化更有利于残余拉应力的调控,从而实现性能的综合提升.文中研究结果为GH3536构件的增材制造及后处理工艺提供了新的思路,同时为其在航空航天领域的工程应用奠定基础. 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 GH3536 激光冲击强化 热处理 力学性能
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均匀系统超精细群共振自屏计算组合函数变阶迭代深度学习方法
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作者 刘东 陈奇隆 +1 位作者 张乾 于嘉蕾 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2352-2362,共11页
共振自屏计算在反应堆物理分析中发挥着至关重要的作用,传统上超精细群方法是公认的高精度方法,但也存在计算效率不高、几何适应性不强等挑战。当前,深度学习计算方法在求解中子扩散/输运方程等领域已取得了显著成效,这为共振自屏计算... 共振自屏计算在反应堆物理分析中发挥着至关重要的作用,传统上超精细群方法是公认的高精度方法,但也存在计算效率不高、几何适应性不强等挑战。当前,深度学习计算方法在求解中子扩散/输运方程等领域已取得了显著成效,这为共振自屏计算提供了新的技术途径。为此,本文针对均匀系统的超精细群共振自屏计算,提出了“组合函数变阶迭代”(简称组合变阶)深度学习方法:将慢化方程中待求的慢化能谱与总截面相乘形成组合函数;同时,将方程包含的所有积分项分别变换为被积函数对应的原函数,从而将积分形式的慢化方程变换为微分方程;然后,用深度神经网络分别表示组合函数及不同的原函数,并构造各种神经网络函数对应的加权损失函数;针对这些神经网络进行交替迭代深度学习,减小损失函数到极小值,从而实现慢化方程的求解。本文针对多个例题进行了数值验证,得到了慢化能谱的连续能量分.布,并解决了多个核素的共振干涉问题,从而为超精细群共振自屏计算探索了新的技术途径。 展开更多
关键词 共振自屏计算 超精细群 慢化方程 组合函数变阶迭代深度学习 均匀系统
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UO_(2)气泡演化行为的相场模拟研究
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作者 孙丹 任科宇 +4 位作者 李文杰 冯琳娜 卢勇 于泽源 辛勇 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S2期331-339,共9页
针对典型辐照条件对UO_(2)辐照肿胀行为的影响,建立了UO_(2)气泡演化行为相场模型,系统探讨了温度、温度梯度、裂变速率和重溶等因素对气泡形核和长大行为的影响。结果表明:温度显著影响气泡演化过程,低温下气泡形核快但长大速度较慢,... 针对典型辐照条件对UO_(2)辐照肿胀行为的影响,建立了UO_(2)气泡演化行为相场模型,系统探讨了温度、温度梯度、裂变速率和重溶等因素对气泡形核和长大行为的影响。结果表明:温度显著影响气泡演化过程,低温下气泡形核快但长大速度较慢,气泡尺寸比较均匀,高温下裂变气体原子扩散速度加快,气泡长大速度增加,尺寸分布也极其不均匀;温度梯度进一步加剧了气泡的不均匀分布,高温端气泡聚集明显,气泡沿温度梯度方向迁移并拉伸为椭圆形;裂变速率越大,基体中裂变气体原子的过饱和度越高,气泡的生长越快,孔隙率和气泡平均半径随着裂变速率增大而增大;气泡重溶减缓了孔隙率和气泡平均尺寸增长速度。本文结果可为深入理解UO_(2)在辐照条件下的气泡演化机制提供理论支持,也为优化核燃料材料的性能和设计提供参考依据。 展开更多
关键词 UO-2 辐照肿胀 气泡演化 相场
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铅铋环境绕丝燃料棒湍流振动响应分析
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作者 张珂 王远岑 +4 位作者 黄茜 刘建 张毅雄 余晓菲 齐欢欢 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第6期730-741,共12页
液态金属铅铋的密度与黏度均远大于水,在反应堆中引起的燃料组件流致振动及磨损问题不可忽视.该文采用计算流体力学与有限元结构动力分析相结合的流固耦合分析方式,利用空间周期性与时间周期性,提出了绕丝燃料棒湍流振动响应的快速分析... 液态金属铅铋的密度与黏度均远大于水,在反应堆中引起的燃料组件流致振动及磨损问题不可忽视.该文采用计算流体力学与有限元结构动力分析相结合的流固耦合分析方式,利用空间周期性与时间周期性,提出了绕丝燃料棒湍流振动响应的快速分析方法.利用绕丝燃料棒的空间周期结构建立单跨流场模型,基于CFD分析获得了铅铋环境流体激励载荷;利用湍流激励力功率谱密度的频域信息,开发等效时程扩展技术获得了用于振动分析的长时程载荷;考虑绕丝燃料棒间的非线性接触碰撞,建立有限元分析模型开展了振动响应分析.结果表明,轴向流动的液态铅铋会引起绕丝燃料棒的湍流抖振,最大振幅约为3.83μm,满足工程设计要求. 展开更多
关键词 绕丝燃料棒 流致振动 湍流抖振 铅铋环境
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压水堆燃料组件定位格架动刚度估算及误差来源分析
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作者 周鼎 黄聪彩 +5 位作者 李天勇 乔红威 崔艺航 赵相吉 马建中 孙磊 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第3期691-699,共9页
格架动刚度是表征格架动态力学性能、支撑事故工况下燃料组件结构安全分析的重要参数。当前格架动刚度主要通过格架动刚度试验测得撞击力及速度等力学参量估算,但是缺乏对不同估算方法的差异分析和误差来源讨论,导致在工程应用中尚未形... 格架动刚度是表征格架动态力学性能、支撑事故工况下燃料组件结构安全分析的重要参数。当前格架动刚度主要通过格架动刚度试验测得撞击力及速度等力学参量估算,但是缺乏对不同估算方法的差异分析和误差来源讨论,导致在工程应用中尚未形成标准化评估方法。本文以某型格架为研究对象,开展格架动刚度试验,获得格架撞击载荷、撞击小车速度、撞击载荷脉冲周期等关键力学参数,分别采用能量法(包括直接法和迭代法)及周期法估算格架动刚度,分析不同方法的误差来源并讨论格架动刚度误差的传递特性。结果表明:基于小车撞击试验装置时,采用直接法和迭代法估算具有更高的稳定性,最大相对偏差分别达到12%和16%左右;格架动刚度误差将直接传递至内刚度并显著放大内刚度误差,但进一步传递至撞击力误差时回归到5%左右。本文结果可为格架动刚度测试和组件事故工况安全分析的准确性提供参考。 展开更多
关键词 燃料组件 格架 动刚度 误差来源
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改进Kurtogram方法及其在轴承早期故障诊断中的应用研究
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作者 者娜 刘诗文 +4 位作者 包渝锋 周涵 杨泰波 汪量子 郑华 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S2期400-409,共10页
核能系统泵、阀等关键设备的驱动电机普遍使用滚动轴承作为关键支撑部件,其健康程度直接影响设备的运行可靠性,进而影响反应堆的安全稳定运行。滚动轴承故障早期信号特征微弱,传统谱峭度图(Kurtogram)方法易受到噪声干扰而导致诊断准确... 核能系统泵、阀等关键设备的驱动电机普遍使用滚动轴承作为关键支撑部件,其健康程度直接影响设备的运行可靠性,进而影响反应堆的安全稳定运行。滚动轴承故障早期信号特征微弱,传统谱峭度图(Kurtogram)方法易受到噪声干扰而导致诊断准确性较差。为此,提出了一种应用于滚动轴承早期故障诊断的改进Kurtogram方法。该方法利用变分模态分解多尺度自适应划分故障信号频带,获得一系列模态分量,通过计算各模态分量的相关峭度并构造改进谱峭度图,提取改进谱峭度图中最大相关峭度对应的模态分量,并对其进行包络分析,从而实现滚动轴承故障早期微弱特征的增强和故障诊断。利用滚动轴承故障试验数据和加速寿命试验数据对方法进行验证,结果表明,本文所提出的方法能够增强故障早期信号的微弱特征,实现故障的有效判别。 展开更多
关键词 滚动轴承 早期故障 谱峭度 变分模态分解 相关峭度
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基于MOSASAUR程序的快堆少群截面计算方法
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作者 赵晨 王连杰 +2 位作者 娄磊 张斌 张龙龙 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第S2期292-302,共11页
为进一步提高快堆堆芯物理设计计算能力,提高传统快堆少群截面计算方法的适用性,基于快堆堆芯物理计算程序MOSASAUR,开展了少群截面计算方法研究。在原有零维模型、一维模型的基础上,开展了基于子群及特征线方法的二维计算方法研究,制... 为进一步提高快堆堆芯物理设计计算能力,提高传统快堆少群截面计算方法的适用性,基于快堆堆芯物理计算程序MOSASAUR,开展了少群截面计算方法研究。在原有零维模型、一维模型的基础上,开展了基于子群及特征线方法的二维计算方法研究,制作了适用于子群方法的多群数据库,建立了组件精确几何建模能力,采用子群方法进行共振自屏处理,采用基于GPU加速的特征线方法进行输运计算。分别在组件及堆芯两个维度进行验证确认:组件采用3种典型燃料组件和两种复杂燃料组件进行不同少群计算方法的对比验证;堆芯采用MET-1000和MOX-1000基准题进行验证。数值结果显示,采用新研发的二维少群截面计算方法具有良好的计算精度,特别是对于结构复杂的组件问题,具有明显的计算精度优势。本文方法可为堆芯计算提供更加精确的少群计算参数,从而提高快堆堆芯物理设计计算精度。 展开更多
关键词 快堆 少群截面 子群方法 特征线方法 MOSASAUR程序
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基于目标优化和卡尔曼滤波的SOC估算方法 被引量:5
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作者 邢展 王建宇 +2 位作者 闫晓钰 罗玉珺 涂燕 《电源技术》 北大核心 2025年第1期176-183,共8页
准确估计蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)对于蓄电池的健康管理具有重要意义。现有SOC估算方法普遍存在复杂性高、自适应较弱的问题,更偏重于理论分析,难以满足实际在线监测的应用场景。为提高SOC估算过程的自适应性以及降低算法... 准确估计蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)对于蓄电池的健康管理具有重要意义。现有SOC估算方法普遍存在复杂性高、自适应较弱的问题,更偏重于理论分析,难以满足实际在线监测的应用场景。为提高SOC估算过程的自适应性以及降低算法应用的复杂性,提出了一种适用于在线监测应用场景的基于蜣螂优化算法和自适应无迹卡尔曼滤波的SOC估计算法。将二阶Thevenin等效电路作为蓄电池的模型,利用蜣螂优化算法对该模型的关键参数进行自适应辨识,根据所辨识的参数,利用自适应无迹卡尔曼滤波算法对SOC进行估算。为了验证该算法的有效性,利用锂离子电池不同动态工况的实验数据进行了测试。实验结果表明,在初始参数设置模糊或不准确的情况下,该算法依然能够自适应地获取精度更高的SOC估计结果,具有更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 蓄电池 SOC在线估算 蜣螂优化算法 自适应无迹卡尔曼滤波
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采用脉冲激振法研究Zr-4锆合金弹性模量
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作者 陈波全 王美玲 +2 位作者 陈雨航 王朋飞 吕俊男 《计量学报》 北大核心 2025年第4期607-613,共7页
采用脉冲激振法研究了国产Zr-4合金板材、管坯、管材和棒材的杨氏模量和剪切模量。在压水堆包壳服役温度范围内,不同型材及典型取样方向下Zr-4合金杨氏模量和剪切模量分别相差不超过10%。室温至400℃之间,不同型材杨氏模量差值在3.1~3.9... 采用脉冲激振法研究了国产Zr-4合金板材、管坯、管材和棒材的杨氏模量和剪切模量。在压水堆包壳服役温度范围内,不同型材及典型取样方向下Zr-4合金杨氏模量和剪切模量分别相差不超过10%。室温至400℃之间,不同型材杨氏模量差值在3.1~3.9 GPa范围内,相差约4%~5%;剪切模量差值在1.0~2.3 GPa范围内,相差约3%~9%。棒材等效泊松比随温度增加无显著变化;板材等效泊松比随温度增加而明显增加;管坯等效泊松比随温度增加略微降低,但变化较小。 展开更多
关键词 热物性计量 弹性模量 动态法 脉冲激振法 锆合金
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基于POD-ANN的气冷堆多物理场耦合预测研究
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作者 曹忠彬 马誉高 +2 位作者 邱志方 黄善仿 魏宗岚 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第7期1427-1436,共10页
由于堆芯中存在不同物理场的相互作用,气冷堆在安全设计方面存在一定挑战,因此有必要构建气冷堆核、热、力等多物理场之间的耦合。但常规的堆芯多物理场耦合计算数据交换和网格映射效率低,且计算资源消耗量大,人工神经网络作为具有强大... 由于堆芯中存在不同物理场的相互作用,气冷堆在安全设计方面存在一定挑战,因此有必要构建气冷堆核、热、力等多物理场之间的耦合。但常规的堆芯多物理场耦合计算数据交换和网格映射效率低,且计算资源消耗量大,人工神经网络作为具有强大非线性拟合能力的方法,与模型降阶方法相结合可以实现多物理场耦合结果的快速获取。本研究针对小型气冷堆进行建模和耦合计算,并分析其堆芯核热力耦合特性,提出基于本征正交分解和人工神经网络(POD-ANN)的堆芯核热力耦合代理模型,以耦合计算结果作为数据基础,经降维和神经网络训练后,实现了核热力耦合结果的预测。结果表明,与应力场、位移场相比,温度场代理模型的预测效果更好。堆芯燃料温度、应力和位移的平均误差分别为1.75 K、1.47 MPa和0.026 mm,平均相对误差均小于3%,可见堆芯代理模型预测值与实际堆芯耦合计算结果符合较好。表明POD-ANN方法具有一定的有效性和可行性,为气冷堆瞬态分析中应用多物理场耦合提供了新的思路和方向。 展开更多
关键词 气冷堆 本征正交分解 人工神经网络 多物理场耦合
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反应堆堆芯流道构型热流耦合智能拓扑优化研究
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作者 韩文斌 邓坚 +2 位作者 赵以成 陆祺 黄善仿 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第7期1416-1426,共11页
堆芯流道热工水力特性是决定核反应堆热量输运效率的核心要素,开展流道构型优化对提升反应堆系统综合性能(包括运行效率、安全裕度和经济性)具有重要工程价值,已成为先进核能系统研发的关键技术环节。本文将具有高度设计自由度的拓扑优... 堆芯流道热工水力特性是决定核反应堆热量输运效率的核心要素,开展流道构型优化对提升反应堆系统综合性能(包括运行效率、安全裕度和经济性)具有重要工程价值,已成为先进核能系统研发的关键技术环节。本文将具有高度设计自由度的拓扑优化方法与智能参数化生成技术相结合,通过自适应形态演化实现流-固耦合物理场的协同优化。以转型挑战反应堆(TCR)为研究对象,建立了基于最小化峰值温度目标的多物理场智能优化模型,采用COMSOL有限元分析平台实施流热耦合智能拓扑优化计算。通过基于传统参数化方法和智能参数化方法的对比研究,结合基于单纯形的无梯度启发式智能演化算法进行迭代求解,揭示了复杂流道构型的热工性能演化规律。研究结果表明,演化过程自主收敛于具有分形特征的“Y”形分支流道构型,其结构特性与仿生智能设计原则高度契合。相较于传统圆形流道基准设计,在维持压降不超过工程限值的约束条件下,智能优化方案全堆温度峰值降低了127.6 K。本文验证了智能拓扑优化方法在核反应堆流道设计中的显著成效,为先进堆芯冷却系统设计提供了新的方法支持,为后续反应堆智能化设计体系的构建奠定了基础。 展开更多
关键词 核反应堆 热流耦合 智能拓扑优化 计算流体动力学
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煤热解及煤焦气化和煤焦低温氧化过程的原位拉曼光谱研究
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作者 余俊钦 张铭露 +5 位作者 胡靖涵 王钦超 卿海杰 韩啸 丁路 于广锁 《煤炭转化》 北大核心 2025年第3期81-91,共11页
固体结构表征是揭示煤热化学转化反应机理的重要手段,目前对煤热化学转化过程中固体结构的原位表征研究较为缺乏。采用原位拉曼光谱仪研究了单颗粒煤热解、煤焦气化和煤焦低温氧化过程中碳结构的演变特性。结果表明:在煤热解过程中,煤... 固体结构表征是揭示煤热化学转化反应机理的重要手段,目前对煤热化学转化过程中固体结构的原位表征研究较为缺乏。采用原位拉曼光谱仪研究了单颗粒煤热解、煤焦气化和煤焦低温氧化过程中碳结构的演变特性。结果表明:在煤热解过程中,煤大分子结构经历裂解和芳环融合两个阶段,裂解阶段大量侧链基团断裂,芳环融合阶段分子尺寸增大。在煤焦气化过程中,煤焦的面积收缩率随粒度增大而减小,煤焦气化导致碳结构的石墨化演变,且石墨化演变随粒度增大而延迟。在煤焦低温氧化过程中,反应前中期(碳转化率X<60%)含氧结构的形成导致煤焦的碳结构有序度降低,随非晶碳结构的消耗,碳基体的碳微晶结构逐渐趋于有序,在反应后期未反应碳形成高度有序的类石墨结构。 展开更多
关键词 煤气化 热解 低温氧化 原位拉曼光谱 碳结构
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氧化石墨烯膜筛分分离强硝酸体系下铀铌锆中铀的性能
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作者 张东平 黄丽钦 +3 位作者 苏磊 熊远婷 赵峰 陆跃翔 《核化学与放射化学》 北大核心 2025年第3期224-234,共11页
以铀、铌和锆元素为主要成分的废物产生于核燃料元件生产制备过程中,为实现铀的回收再利用,减少放射性废物的排放,采用基于氧化石墨烯膜(GOMs)的膜分离技术,探究强硝酸体系下铀铌锆中铀的分离。制备了六组石墨原材料粒径不同和氧化程度... 以铀、铌和锆元素为主要成分的废物产生于核燃料元件生产制备过程中,为实现铀的回收再利用,减少放射性废物的排放,采用基于氧化石墨烯膜(GOMs)的膜分离技术,探究强硝酸体系下铀铌锆中铀的分离。制备了六组石墨原材料粒径不同和氧化程度不同的GOMs并评价了其筛分分离性能。结果表明:以200目(粒径为75μm)石墨为原材料,于35℃氧化2 h的GOMs产品(200S1)在3 mol/L HNO_(3)溶液中具有较小的层间距,且最能有效实现铀与铌和锆的分离。在200S1膜质量为1.2 mg,溶液酸度为3 mol/L HNO_(3),UO_(2)^(2+)、Nb^(5+)和Zr^(4+)的初始浓度分别为3.7、1.1、1.1 mmol/L的筛分分离条件下,48 h时渗透侧Nb^(5+)浓度(0.40 mmol/L)和Zr^(4+)浓度(0.38 mmol/L)约为UO_(2)^(2+)浓度(0.21 mmol/L)的2倍。Nb^(5+)的渗透速率常数(0.0087 h^(-1))约为UO_(2)^(2+)(0.0011 h^(-1))的8倍,Zr^(4+)的渗透速率常数(0.0080 h^(-1))约为UO_(2)^(2+)的7倍。UO_(2)^(2+)、Nb^(5+)和Zr^(4+)的48 h离子渗透率分别为5.32%、36.39%和34.30%。铌与铀的分离因子α(Nb/U)和锆与铀的分离因子α(Zr/U)可分别达到10.2和9.3。此外,循环实验表明,可通过重复利用200S1膜降低分离成本。本工作为铀铌锆材料中铀的回收提供了全新方法,也可为高放废液中铀的分离提供技术参考。 展开更多
关键词 氧化石墨烯膜 筛分分离
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反应堆水化学对锆合金耐腐蚀性能影响研究现状
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作者 陈天旭 廖京京 邱绍宇 《材料导报》 北大核心 2025年第15期213-219,共7页
锆合金由于其良好的综合性能在压水反应堆燃料包壳领域得到广泛应用,在反应堆运行过程中,高温水腐蚀是导致锆合金包壳失效并决定燃料服役寿命的主要原因。一回路水环境作为锆合金包壳的服役环境,需要起到传递热能、抑制腐蚀产物沉积等作... 锆合金由于其良好的综合性能在压水反应堆燃料包壳领域得到广泛应用,在反应堆运行过程中,高温水腐蚀是导致锆合金包壳失效并决定燃料服役寿命的主要原因。一回路水环境作为锆合金包壳的服役环境,需要起到传递热能、抑制腐蚀产物沉积等作用,水化学的优化是提高反应堆经济性与安全性的重要措施之一。锆合金的耐腐蚀性能受到水化学环境显著影响,本文综述了几种水化学参数对锆合金耐腐蚀性能的影响研究进展,探讨了不同水化学参数对锆合金腐蚀的影响机理,为反应堆水化学改善以及锆合金腐蚀行为研究提供参考,并对未来反应堆水化学以及锆合金材料的研究方向作出展望。 展开更多
关键词 锆合金 水化学 腐蚀
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瞬态中子扩散方程离散时间深度学习求解方法
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作者 姚何敏 张恒 +3 位作者 刘东 何云玲 杭芹 向迪 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第11期2490-2497,共8页
求解中子扩散方程是反应堆设计和分析的关键,工程应用中的中子扩散方程往往具有多维度、多能群的特征,基于物理信息神经网络(PINN)求解瞬态中子扩散方程时,可能会遇到训练数据量大、计算时间较长和训练资源消耗较高等挑战。本文给出针... 求解中子扩散方程是反应堆设计和分析的关键,工程应用中的中子扩散方程往往具有多维度、多能群的特征,基于物理信息神经网络(PINN)求解瞬态中子扩散方程时,可能会遇到训练数据量大、计算时间较长和训练资源消耗较高等挑战。本文给出针对反应堆中子扩散方程求解的基于龙格库塔方法的物理信息神经网络(PINN_RK)。在传统PINN中引入高阶龙格库塔方法对瞬态中子扩散方程进行离散,消除训练数据的时间项,从而显著减少模型训练的数据,降低训练资源的消耗。对龙格库塔方法的步长和阶数进行了敏感性分析,并对一系列中子扩散方程进行验证,PINN_RK的数值解与解析解有很好的一致性,初步证明了PINN_RK对于反应堆中的高维中子扩散方程的求解具有较大潜力。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 中子扩散方程 龙格库塔方法 深度学习
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