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水溶液堆中子学优化和提取方式对^(99)Mo生产效率的影响研究

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核技术 2023年第9期46卷 125-134页

作者：郁长清朱贵凤严睿邹杨中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

医用同位素生产水溶液堆(Medical Isotope Production aqueous Reactor,MIPR)具有尺寸小、功率低和固有安全性高等优点,是^(99)Mo和其他医用同位素生产的较佳候选堆型之一。本文重点研究低富集铀启堆模式下的提取方式以及处理能力对MIP... 详细信息

医用同位素生产水溶液堆(Medical Isotope Production aqueous Reactor,MIPR)具有尺寸小、功率低和固有安全性高等优点,是^(99)Mo和其他医用同位素生产的较佳候选堆型之一。本文重点研究低富集铀启堆模式下的提取方式以及处理能力对MIPR生产^(99)Mo效率的影响。采用SCALE6.1蒙特卡罗程序、ENDF/B-Ⅶ238群数据库进行计算。首先,根据已有的实验数据对MIPR中子学计算方法进行了验证,并对堆芯设计进行了中子学优化。然后,根据优化的堆芯模型对不同提取方式以及处理能力下的^(99)Mo生产效率进行了研究,确定了可实现临界的铀浓度与富集度范围。结果表明:在不同富集度下存在最小临界质量,且随235U富集度的增加,最小临界铀质量时的铀浓度减小;有效倍增因子随硝酸浓度增加线性减小,相应的硝酸反应性系数约为-1.400×10^(-2)L·mol^(-1);随着铀浓度的增加,空泡和温度反应性系数减小,对应反应性系数分别约在(-100~-250)×10-3℃^(−1)和(-18~-30)×10-5℃^(−1)范围。MIPR生产^(99)Mo的效率在线提取方式略高于离线批处理方式,5 d生产周期下,生产效率提高约16%。后处理能力对在线提取方式的生产效率影响较大,5 d生产周期下,后处理速率提高5倍,生产效率提高约113%。

关键词：水溶液堆医用同位素铀质量 ^(99)Mo 反应性系数

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在线加钚模式下钍基熔盐堆燃料自持性能研究

在线加钚模式下钍基熔盐堆燃料自持性能研究

作者：郁长清中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)

学位级别：硕士

熔盐堆是第四代先进核能系统中六种堆型之一,也是唯一的液态燃料堆型,其在固有安全性、防核扩散、中子经济性和燃料循环等方面具有突出优势。熔盐堆是公认利用钍资源的最佳堆型,进行熔盐堆的钍铀循环研究,对解决核燃料长期供应和降低乏... 详细信息

熔盐堆是第四代先进核能系统中六种堆型之一,也是唯一的液态燃料堆型,其在固有安全性、防核扩散、中子经济性和燃料循环等方面具有突出优势。熔盐堆是公认利用钍资源的最佳堆型,进行熔盐堆的钍铀循环研究,对解决核燃料长期供应和降低乏燃料处理量等都有重要作用。目前,熔盐堆的钍铀循环研究主要集中在两种处理模式上:(1)在线处理分离中子毒物并回收燃料和载体盐,实现钍铀燃料的最佳增殖效果。但该模式的钍铀增殖能力过度依赖于在线后处理技术,而该技术需要较长的研发投入,短时间难以实现。(2)一次通过模式。通常采用钍燃料混合低富集铀或反应堆级钚启堆,采用在线补充低富集铀或钚燃料的方式维持反应性平衡,在寿期末一次卸载乏燃料,乏燃料可地质处置或进行批处理回收。该模式技术较成熟,启堆燃料可获得,但燃料的转化比较低,与压水堆一次通过相当,属于熔盐堆钍铀循环初步利用阶段。本论文提出一种在线添钚模式下的燃料可持续循环模式:采用U/Th启堆,通过在线加钚补充反应性并同时实现堆内U的自持,在寿期末通过氟化挥发、减压蒸馏和电化学法等技术回收铀、钍和载体盐;回收的燃料以同样的方式可启动下一个自持熔盐堆。该模式以加钚和离线批处理来代替在线处理技术,同时实现钍铀燃料的自持能力和焚烧压水堆钚的能力。本论文主要研究解决的关键问题为:(1)在该模式下实现钍铀自持的可行性分析;(2)钍铀自持与对钚添加量的依赖关系;(3)钚本身的焚烧效率问题。本文的研究内容主要分为两个部分,分别是在线添钚模式下石墨慢化熔盐堆和熔盐快堆两种堆型的燃料可持续性问题。两种堆型的研究方法相似,都是从单栅元模型入手,分析出U的自持和钚的利用一般规律,然后根据单栅元模型的分析结果近一步研究堆芯模型,最后建立合适的堆芯模型进行详细的燃料利用分析。两种模型下,都采用U/Th作为启堆燃料,燃耗过程中采用鼓泡系统去除难溶性和气体裂变产物,通过在线添加反应堆级钚维持临界。石墨慢化模型中选择FLiBe作为载体盐,而快谱模型对比分析了三种载体盐,分别是FLiBe、LiF和NaCl。本文在燃耗计算中使用的是基于SCALE 6.1开发的熔盐堆添料和后处理系统分析程序MSR-RRS。在石墨慢化单栅元计算中,通过改变熔盐体积比(代表中子能谱)和中子损失率(代表结构材料吸收及泄露等),分析了U的自持性能和钚的焚烧效率。分析结果指出,在熔盐体积比约为10%-85%的范围内都可以实现U的自持,其中在熔盐体积比约为43%时,U的增殖效果最好;相反,在熔盐体积比较低和较高的两个区域对钚的依赖较小,相对添加量较少,而在中间区域对钚的依赖较高。此外,在热谱区钚的焚烧率较高,在快谱区的焚烧效率较低;综合而言,在热谱区更有利于钍铀自持和钚的焚烧。因此,根据单栅元分析结果结合堆芯模型下的温度反应性系数分析,最终选定了堆芯模型。其中熔盐体积比为20%,栅元对边距为10 cm,热功率为250 MW。在10年燃耗中,U的质量增加22%,即寿期末U比寿期初增多22%;钚的累计添加量为639.9 kg,为初始铀装量的2.2倍,钚的消耗率为54.4%;同时新产生了32 kg的MA,占总重金属质量的0.18%。在十年燃耗过程中温度反应性系数始终为负,且随时间呈减小的趋势。在快谱单栅元计算中,模型为纯熔盐燃料,仅改变中子损失率,变化范围为0%-15%;研究了三种载体盐在在线添加U/Th和Pu/Th两种方式下U的自持时间。结果表明,在线加U/Th的情况,FLiBe、LiF、NaCl载体盐下都可以建立U的自持,只是中子损失率较低,其中FLiBe盐在中子损失率为5%时已不能自持;而在线加Pu/Th情况下能够明显提高U的自持时间,其中LiF载体盐在中子损失率为7.5%时,依然可以实现45年的自持时间,但在U/Th添料情况下已不能自持;另外由于在相同中子损失率条件下,FLiBe载体盐自持时间更短,钚的添加量却更高,其中中子损失率为7.5%时,FLiBe、LiF和NaCl三种载体盐下的自持时间分别是25年、45年和126年,而钚的添加量却分别是4.1kg/MW、2.6 kg/MW和2.1 kg/MW,所以LiF和NaCl两种载体盐更适合用于快谱方案。根据单栅元分析结果,进一步分析了中子损失率和转换比与堆芯尺寸大小的关系,发现在相同堆芯尺寸下NaCl载体盐的中子损失率远大于LiF载体盐,相反转换比要远小于LiF载体盐。因此,最终选择LiF作为载体盐,建立了高度和直径为280 cm的简单堆芯模型,堆芯热功率为1200 MW。在燃耗分析中得出,堆芯在10-32年之间可以实现U的自持,相较于石墨慢化堆芯而言,快堆模型钚的相对添加量和MA的相对产生量都更少,其中在第32年,钚的累计添加量为2.7吨,占初始铀装量的36%,MA的产量为110 kg,占总重金属质量的0.16%,但钚本身的消耗率很低

关键词：熔盐堆在线添钚钍铀自持燃料利用

在线加钚模式下的熔盐堆钍铀燃料可持续性研究

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核技术 2020年第3期43卷 51-58页

作者：郁长清朱贵凤夏少鹏邹杨余笑寒中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

基于FLiBe载体盐,Th/233U启堆,仅通过在线添加反应堆级钚,以实现熔盐堆233U的自持和焚烧反应堆级钚的能力。采用单栅元模型,分析其在不同熔盐体积比、不同中子损失率下233U的自持和钚的利用性能。研究发现:在熔盐体积占比为10%~85%的较... 详细信息

基于FLiBe载体盐,Th/233U启堆,仅通过在线添加反应堆级钚,以实现熔盐堆233U的自持和焚烧反应堆级钚的能力。采用单栅元模型,分析其在不同熔盐体积比、不同中子损失率下233U的自持和钚的利用性能。研究发现:在熔盐体积占比为10%~85%的较大范围内都可以实现233U自持,其中约43%熔盐体积比下233U增殖效果最佳。与此同时,43%熔盐占比下对钚的依赖最大,在熔盐体积比较小和较大时对钚的依赖较小;在熔盐体积比较小时更有利于钚的利用,其中在熔盐体积比为10%~15%时钚的焚烧率最大,约为75%。此外,中子损失率与钚的依赖近似呈正比关系,对233U自持性能影响较小。

关键词：钍基熔盐堆钍铀自持反应堆级钚燃料利用

基于李雅普诺夫优化和深度强化学习的多任务端边迁移

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控制与决策 2024年第7期39卷 2457-2464页

作者：许驰唐紫萱金曦夏长清中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016 中国科学院网络化控制系统重点实验室沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳110169 中国科学院大学北京100049

针对多终端、多边缘服务器场景下异构工业任务的端边协同处理问题,提出一种基于李雅普诺夫优化和深度强化学习的多任务端边迁移算法.首先,以联合优化任务迁移决策、迁移比例和传输功率为目标,充分考虑计算频率、传输功率、长期能耗和任... 详细信息

针对多终端、多边缘服务器场景下异构工业任务的端边协同处理问题,提出一种基于李雅普诺夫优化和深度强化学习的多任务端边迁移算法.首先,以联合优化任务迁移决策、迁移比例和传输功率为目标,充分考虑计算频率、传输功率、长期能耗和任务截止期等约束,构建系统长期平均开销最小化问题;由于问题中长期目标及约束中变量在不同时隙相互耦合,难以求解,基于李雅普诺夫优化理论,将长期平均开销最小化问题解耦为独立时隙的策略优化问题;通过马尔可夫决策过程建模,并采用双层竞争深度神经网络架构,提出基于深度强化学习的多任务迁移算法.实验结果表明,所提算法能够稳定收敛,并在长期能耗约束和任务截止期要求下有效降低系统长期平均开销.

关键词：异构工业任务任务迁移李雅普诺夫优化马尔可夫决策过程深度强化学习

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悬浮填料耦合斜板沉淀改造MSBR的实践

中国给水排水 2024年第6期40卷 108-112页

作者：刘影赖长清湖南省建筑设计院集团股份有限公司湖南长沙410012 湖南鑫远环境科技股份有限公司湖南长沙410012

某污水处理厂一期工程采用MSBR工艺,处理规模为20×10^(4) m^(3)/d,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。因上位规划调整、建设边界条件限制及流域水环境治理持续推进的需要,该厂一期工程处理规... 详细信息

某污水处理厂一期工程采用MSBR工艺,处理规模为20×10^(4) m^(3)/d,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准。因上位规划调整、建设边界条件限制及流域水环境治理持续推进的需要,该厂一期工程处理规模需原位扩容至25×10^(4) m^(3)/d,出水水质要求提升至项目所在地一级标准(地表水准Ⅳ类)。针对现状MSBR池容小、泥水分离效果差、跑泥、功能分区未能实现氮磷强化去除等问题,改造方案充分利用现有池体结构及设备,通过重新调整功能分区、投加填料、增设斜板澄清等措施,形成“悬浮填料耦合斜板沉淀”的新型组合工艺,实现了原位扩容提标的双重目标。该项目实施后,运行情况良好,出水水质可持续稳定达标。

关键词：提标扩建悬浮填料一体化斜板沉淀 MSBR改造 MBBR工艺

基于动力刚度理论和Wittrick-Williams算法的多段梁点阵色散研究

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应用数学和力学 2024年

作者：彭长清刘金兴江苏大学土木工程与力学学院

基于动力刚度理论(DSM)表述了多段梁(MSB)点阵的动态响应，进而利用Wittrick-Williams(WW)算法计算其各阶固有频率。首先，根据MSB内部节点处的位移与应力连续条件，以分块矩阵组装的形式得到了MSB的动力刚度矩阵。利用这种方法获得的MS... 详细信息

基于动力刚度理论(DSM)表述了多段梁(MSB)点阵的动态响应，进而利用Wittrick-Williams(WW)算法计算其各阶固有频率。首先，根据MSB内部节点处的位移与应力连续条件，以分块矩阵组装的形式得到了MSB的动力刚度矩阵。利用这种方法获得的MSB动力刚度矩阵仍然是两节点式，并不会增大刚度矩阵的维度。WW算法与动力刚度矩阵的结合可以精确求解点阵的各阶固有频率。针对MSB点阵的周期性胞元，在原始动力刚度矩阵中考虑Floquet边界条件，再采取WW算法并最终得到了相应点阵的色散曲线。在不可约布里渊区内，利用该法算得的色散曲线与基于COMSOL仿真的结果相比，两者误差在6%以内，验证了所建方法的可行性。进而系统研究了微观几何和材料参数对色散曲线的影响规律，结果表明使用MSB搭建点阵是调节点阵色散特性的有效方法。

关键词：动力刚度法 Wittrick–Williams算法 Floquet边界条件多段梁点阵色散曲线

高质量发展背景下《表面技术》选题策划实践探析

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编辑学报 2024年第2期36卷 214-218页

作者：万长清李文涛西南技术工程研究所期刊社重庆400039

为提高期刊学术质量、开辟交叉学科报道方向,紧紧围绕“四个面向”进行选题策划。采取专题主编与策划编辑联合的方式来策划出版专题,依照“三高三重”原则遴选专题主编,采用“双向责任制”明确专题主编与策划编辑的职责,将选题策划“实... 详细信息

为提高期刊学术质量、开辟交叉学科报道方向,紧紧围绕“四个面向”进行选题策划。采取专题主编与策划编辑联合的方式来策划出版专题,依照“三高三重”原则遴选专题主编,采用“双向责任制”明确专题主编与策划编辑的职责,将选题策划“实质性”问题转化为“程序性”问题,以便提高专题主编参与期刊建设的积极性。同时,探索出“专题主编邀约+策划编辑跟踪”的组约稿模式,并严格按照“三审三校”原则控制稿件质量。实践证明,选题策划专题出版提高了期刊的学术质量,强化了编委与期刊的联系;而且在开辟交叉学科报道方面,通过选题策划既扩大了专家队伍,又拓展了优质稿源,效果更加明显。

关键词：高质量发展选题策划专题出版专题主编组约稿

助溶剂法生长的AgNbO_(3)晶体相转变特征、电学和光学性能

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物理学报 2024年第3期73卷 291-298页

作者：牛佳林董思远魏永星靳长清南瑞华杨斌西安工业大学材料与化工学院陕西省光电功能材料与器件重点实验室西安710021 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司西安710070 科学技术部高技术研究发展中心北京100044

AgNbO_(3)具有反铁电性及高的极化强度,在智能器件领域有着重要的应用前景.本文采用助溶剂法合成了高质量的AgNbO_(3)单晶(最大尺寸5 mm×4 mm×4 mm),系统研究了其相转变特征、光学和电学性能.当AgNbO_(3)晶体处于正交M相时,保持着相... 详细信息

AgNbO_(3)具有反铁电性及高的极化强度,在智能器件领域有着重要的应用前景.本文采用助溶剂法合成了高质量的AgNbO_(3)单晶(最大尺寸5 mm×4 mm×4 mm),系统研究了其相转变特征、光学和电学性能.当AgNbO_(3)晶体处于正交M相时,保持着相同的畴结构;由M_(2)相转变至地相时,偏光显微镜(PLM)照片衬度变暗,同时电导率和介电损耗明显上升.当AgNbO_(3)单晶由M_(3)相到顺电O相时,畴结构消失;同时,表现出明显的热滞后现象,属于第一类相变.室温下,AgNbO_(3)单晶的直接带隙拟合禁带宽度为2.73 eV,略窄于AgNbO_(3)陶瓷.在临界电场以下,AgNbO_(3)单晶表现出更高的电致应变(0.076%,E_(m)=130 kV/cm).在绿色激光照射下,介电常数由70增至73,表现出明显的光致介电效应.

关键词： AgNbO_(3)单晶助溶剂法相转变特征

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小分子药物治疗炎症性肠病的疗效和临床应用

中华消化杂志 2024年第1期44卷 22-27页

作者：王贺然桑力轩郑长清中国医科大学附属盛京医院消化科沈阳110022

炎症性肠病(IBD)是一种免疫介导的肠道疾病,主要包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病,具有反复发作的特点,多数情况需要终身治疗。生物制剂的出现改变了IBD的治疗策略,但应用后患者可能出现原发性或继发性失应答、产生特异性抗药物抗体等,... 详细信息

炎症性肠病(IBD)是一种免疫介导的肠道疾病,主要包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病,具有反复发作的特点,多数情况需要终身治疗。生物制剂的出现改变了IBD的治疗策略,但应用后患者可能出现原发性或继发性失应答、产生特异性抗药物抗体等,导致药物失效,影响IBD治疗效果甚至治疗失败,许多患者仍需新的治疗方法。随着国内外专家对IBD发病机制不断深入研究,现已研发新的小分子药物,并逐步在临床试验中评估其有效性和安全性,其中乌帕替尼已在我国批准上市。本文重点介绍目前应用于IBD和正在进行临床试验的小分子药物,为我国临床治疗IBD提供参考。

关键词：炎症性肠病小分子药物生物制剂