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Zr-2.5Sn合金高温腐蚀过程的相场模拟

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物理学报 2024年第14期73卷 258-267页

作者：刘续希高士森喇永孝玉栋梁柳文波西安交通大学核科学与技术学院西安710049 西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室西安710049

本工作利用腐蚀电化学计算腐蚀界面能,构建了锆合金腐蚀过程的相场模型.首先,利用所建立的模型模拟了Zr-2.5Sn合金均匀腐蚀过程,模拟结果显示该合金的腐蚀动力学曲线符合立方规律,与实验结果一致.分析发现,在氧化层生成的初期,氧化层生... 详细信息

本工作利用腐蚀电化学计算腐蚀界面能,构建了锆合金腐蚀过程的相场模型.首先,利用所建立的模型模拟了Zr-2.5Sn合金均匀腐蚀过程,模拟结果显示该合金的腐蚀动力学曲线符合立方规律,与实验结果一致.分析发现,在氧化层生成的初期,氧化层生长速率很高,但是受温度的影响不明显;随着氧化层厚度的增长,温度对氧化层生长曲线的影响变大,温度越高腐蚀速率越快.多晶Zr-2.5Sn合金腐蚀行为的模拟结果表明,在锆合金基体晶界处由于具有更大的氧扩散速率,氧化速率加快,并在金属-氧化层界面朝向金属基体一侧形成了沿晶界的具有更高浓度的O^(2–)带,且对氧化腐蚀速率的影响主要表现在氧化初期,相场模拟获得的腐蚀动力学曲线与实验结果符合非常好.

关键词：相场模拟 Zr-2.5Sn 合金腐蚀动力学晶界腐蚀

神经网络辅助理论本构模型预测高熵合金高温流动应力行为

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固体力学学报 2024年第3期45卷 302-312页

作者：姜健胡涛庄三少冯淼林上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系(海洋工程国家重点实验室) 上海200240

本文建立了一套确定双曲正弦Arrhenius型方程系数的神经网络模型,选取了高熵合金不同高温和应变速率下的流动应力预测来验证模型。首先采用Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金进行检验,并与传统方法进行比较,结果表明,神经网络方法在高应变速率... 详细信息

本文建立了一套确定双曲正弦Arrhenius型方程系数的神经网络模型,选取了高熵合金不同高温和应变速率下的流动应力预测来验证模型。首先采用Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金进行检验,并与传统方法进行比较,结果表明,神经网络方法在高应变速率和低温条件下得到的系数能够更好地描述试验热流应力。进一步采用均方根误差(RMSE)和相关系数(R)对模型结果和试验结果进行评估,神经网络方法在整体数据下的RMSE和R分别为27.7和0.985,优于传统方法的33.1和0.979。最后,利用该神经网络模型研究了其他高熵合金,如(CoCrNi)94Ti3Al3、FeCrCuNi2Mn2和AlCrCuFeNi的热变形行为,神经网络预测结果与试验结果吻合好,表明该神经网络模型具有较好的普遍适用性。

关键词：高熵合金高温变形神经网络本构方程

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陶瓷型复合燃料烧结过程的相场模拟研究

物理学报 2024年

作者：廖宇轩申文龙吴学志喇永孝柳文波西安交通大学核科学与技术学院中国原子能科学研究院西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室

本工作建立了陶瓷型复合燃料两相烧结过程的相场模型，利用该模型模拟了UN-U3Si2复合燃料的烧结过程。首先，研究了两相双晶粒在烧结过程中的烧结颈的演化过程。结果表明，具有较高表面能的晶粒在烧结颈形成过程中的表面形变更明显；两... 详细信息

本工作建立了陶瓷型复合燃料两相烧结过程的相场模型，利用该模型模拟了UN-U3Si2复合燃料的烧结过程。首先，研究了两相双晶粒在烧结过程中的烧结颈的演化过程。结果表明，具有较高表面能的晶粒在烧结颈形成过程中的表面形变更明显；两相双晶粒形成的平衡二面角的大小取决于两相的晶界能与表面能的比值；两相不等大的双晶粒之间未发生大晶粒吞噬小晶粒现象。然后，研究了烧结过程中的两相三晶粒之间的气孔收缩和三叉晶界的演化，以揭示符合燃料烧结过程中气孔的演变规律。结果发现，两相三晶粒形成的三叉晶界夹角偏离了120°，晶界处的高能势垒阻碍了气孔的空位沿晶界的扩散，导致三叉晶界处的气孔收缩速率减慢。最后，研究了两相陶瓷型复合燃料的多晶烧结过程。不同体积分数比的两相多晶烧结组织形貌演化的模拟结果表明，晶界扩散在两相烧结过程中起主要作用，体积分数较大的相的晶粒生长占据主导地位，两相晶粒之间存在阻碍晶界迁移的作用，同相晶粒之间存在晶粒迁移现象。

关键词：相场模拟复合燃料烧结晶粒生长晶界与相界

四种气象数据在福岛核事故放射性核素扩散模拟中的适用性

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中国环境科学 2024年

作者：李幻婷杨力宋嘉悦李新鹏方晟华北电力大学核科学与工程学院清华大学核能与新能源技术研究院

基于福岛第一核电站事故，采用四种不同来源的气象数据（FNL再分析数据、ERA-Interim再分析数据、GFS分析和预报数据以及MEA现场气象观测数据）驱动组合大气扩散模型（区域尺度气象模型WRF和拉格朗日粒子扩散模型FLEXPART），开展放射... 详细信息

基于福岛第一核电站事故，采用四种不同来源的气象数据（FNL再分析数据、ERA-Interim再分析数据、GFS分析和预报数据以及MEA现场气象观测数据）驱动组合大气扩散模型（区域尺度气象模型WRF和拉格朗日粒子扩散模型FLEXPART），开展放射性污染物137Cs的扩散模拟，并结合双葉町以及楢叶町两个监测站的监测数据，评估了不同气象数据对扩散结果的影响.模拟显示，应用四种气象数据均使得FLEXPART成功再现了2个监测站大部分峰值（双葉町平均FAC10:0.57;楢叶町平均FAC10:0.58）.其中，使用ERA-Interim和MEA的结果复现了更多的观测峰值并取得了较满意的统计指标.污染物浓度分布结果显示，4种气象的模拟结果在分布趋势上略有不同，ERA-Interim和MEA的结果烟羽扩散范围较广.因此，建议应用ERA-Interim和MEA以重建福岛核事故局地尺度放射性核素污染水平场.

关键词：放射性核素扩散应急响应 WRF预报 FLEXPART 放射性核素浓度计算

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晶界沟槽形成过程的相场模拟

金属学报 2024年

作者：申文龙廖宇轩吴学志姜彦博柳文波西安交通大学核科学与技术学院中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所西安交通大学陕西省先进核能技术重点实验室

材料表面形成的晶界沟槽会影响表面物质的传输机制,引起晶界迁移的驱动力发生改变,从而影响晶粒长大动力学规律。本工作构建了耦合晶界沟槽演化和晶粒长大的相场模型,对晶界沟槽的形成过程进行了模拟。构建了多晶体系的自由能方程,总自... 详细信息

材料表面形成的晶界沟槽会影响表面物质的传输机制,引起晶界迁移的驱动力发生改变,从而影响晶粒长大动力学规律。本工作构建了耦合晶界沟槽演化和晶粒长大的相场模型,对晶界沟槽的形成过程进行了模拟。构建了多晶体系的自由能方程,总自由能的减少为体系的演化提供了驱动力;对迁移率系数进行了修正,使得晶界沟槽形成和晶粒生长遵循不同的动力学过程。然后,对UO2陶瓷燃料晶界沟槽演化行为进行了模拟,结果表明单个晶界的沟槽演化过程受表面扩散机制控制,且与Mullins的经典理论解吻合较好。进一步研究发现,晶界沟槽的轮廓随着晶界的移动变得不再对称,而处于晶界移动方向前方的晶粒内出现更大的物质堆积。三维多晶薄膜结构的演化结果显示,所有晶粒朝着柱状晶结构演化,晶界与表面相交的位置逐渐产生了沟槽。此时,同一晶粒不同侧晶界所产生的沟槽会在晶粒表面发生重叠,晶界沟槽的轮廓形状也会发生改变。沟槽深度增加会使得晶界移动速率减缓,晶粒长大过程变慢。

关键词：相场模拟晶界沟槽表面晶粒生长扩散

基于光频域反射仪的分布式光纤传感及应用进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 54-71页

作者：王义平钟华健单荣毅梁文发彭振威孟彦杰廖常锐付彩玲深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室广东省光纤传感技术粤港联合研究中心深圳市物联网光子器件与传感系统重点实验室广东深圳518060 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳市超快激光微纳制造重点实验室广东深圳518060 人工智能与数字经济广东省实验室(深圳) 广东深圳518107

光频域反射仪(OFDR)具有高空间分辨率、高精度和高灵敏度等多种分布式传感能力,其在油气资源勘探、结构健康监测,以及医疗微创介入手术等多种场合展示出了巨大的应用潜力。然而,扫频非线性噪声、相干衰落噪声,以及光纤中微弱的瑞利后向... 详细信息

光频域反射仪(OFDR)具有高空间分辨率、高精度和高灵敏度等多种分布式传感能力,其在油气资源勘探、结构健康监测,以及医疗微创介入手术等多种场合展示出了巨大的应用潜力。然而,扫频非线性噪声、相干衰落噪声,以及光纤中微弱的瑞利后向散射信号是影响光频域反射仪性能的主要因素。本文介绍了光频域反射仪基本原理和波长、相位两种传感解调方法,详细阐述了多种抑制扫频非线性噪声和相干衰落噪声的方法,同时介绍了光频域反射仪在三维形状、大应变、高温、折射率等4个方面的传感应用进展。

关键词：光频域反射仪扫频非线性相干衰落三维形状大应变高温

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用于硼中子俘获治疗的硼携带剂研究现状

科学通报 2022年第14期67卷 1517-1531页

作者：李凤林罗志福中国原子能科学研究院北京102413

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)是一种用于肿瘤治疗的二元靶向疗法.从1936年BNCT原理首次被提出至今,该技术经历了近90年的发展,是目前治疗恶性脑胶质瘤最有效的方法之一.而BNCT技术治疗肿瘤能否成功的关键因素之... 详细信息

硼中子俘获治疗(boron neutron capture therapy,BNCT)是一种用于肿瘤治疗的二元靶向疗法.从1936年BNCT原理首次被提出至今,该技术经历了近90年的发展,是目前治疗恶性脑胶质瘤最有效的方法之一.而BNCT技术治疗肿瘤能否成功的关键因素之一是能否找到对肿瘤有高靶向性和高亲和力的硼携带剂.本文对用于BNCT的硼携带剂的国内外研究现状进行了分类、总结和综述,对各类硼携带剂的特性、研发及转化状态进行了对比分析.第一代硼携带剂因靶向性差已经被停用;第二代硼携带剂临床应用最为成熟,但存在载硼量有限、个体摄取差异大等问题;第三代硼携带剂载硼量和靶向性均有大幅提升但多处于实验研究阶段,安全性及有效性有待进一步验证.本文根据各类硼携带剂的研发现状,分析判断了阻碍含硼药物研发和临床转化面临的瓶颈:应用范围有限、市场规模小,技术壁垒多、评价体系不完整,归类不清晰、审批难度大等,并针对各瓶颈问题提出了相应的解决措施和建议.总之,BNCT技术拥有广阔的应用前景,希望通过多学科交叉与融合,推进BNCT技术的综合性研究,启迪硼携带剂研发和转化的新思路,促进BNCT技术的临床应用.

关键词：硼中子俘获治疗肿瘤治疗硼携带剂转化瓶颈

基于统一几何建模的高保真物理-热工耦合方法研究及其在SPERT实验堆堆芯的计算应用

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核动力工程 2021年第5期42卷 42-50页

作者：张旻婉刘宙宇王博曹璐赵晨曹良志西安交通大学西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

针对各类小型动力堆或实验堆开展物理-热工耦合模拟计算时,由于非规则几何结构的存在而带来物理-热工网格映射关系复杂且不可统一预置的问题,基于数值反应堆高保真物理计算程序NECP-X开展了基于统一几何建模的物理-热工耦合方法研究,基... 详细信息

针对各类小型动力堆或实验堆开展物理-热工耦合模拟计算时,由于非规则几何结构的存在而带来物理-热工网格映射关系复杂且不可统一预置的问题,基于数值反应堆高保真物理计算程序NECP-X开展了基于统一几何建模的物理-热工耦合方法研究,基于中子学模型建立物理-热工耦合的映射关系,并结合NECP-X程序中的瞬态计算方法实现了特殊功率偏移实验(SPERT)实验堆堆芯的直接瞬态计算;计算了SPERT实验堆稳态算例并与蒙特卡罗程序的结果进行对比,在此基础上,对SPERT实验堆进行了瞬态计算分析并与实验值进行对比。结果表明,NECP-X程序中子学计算的特征值和棒功率分布计算结果具有较高的精度;基于统一几何建模的网格映射方法可以方便快捷地实现复杂几何压水堆的物理-热工耦合计算;与实验值相比,瞬态计算的总功率、反应性随时间的变化曲线具有较高的精度,并且可提供精细的功率及温度分布。

关键词：复杂几何物理-热工耦合 SPERT实验堆

FeCrAl合金拉伸力学性能分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2023年第2期52卷 777-784页

作者：叶天舟姚欢巫英伟章静王明军陈平田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学核科学与技术学院陕西省先进核能技术重点实验室动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学航空航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室陕西西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温... 详细信息

FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温度和应变速率2个重要影响因素下FeCrAl单晶的力学性能,对应力应变、缺陷分布、位错密度的变化及变形机制进行了讨论,分析了溶质原子对模拟结果的影响。结果表明,温度升高导致原子热运动加剧,促进了缺陷的形成和生长,降低了原子间相互作用,导致弹性模量和抗拉强度随温度的升高而降低。应变速率的升高导致弹性模量和抗拉强度降低,低应变速率的塑性变形机制主要为孪生变形,中等应变速率下为位错滑移,高应变速率下为原子排列无序化的变形机制。温度和应变速率对α-Fe和FeCrAl具有相同的作用趋势,但与α-Fe相比,FeCrAl中的Cr和Al会产生明显的晶格畸变和应力集中,促进了缺陷和位错的形成和运动,降低材料的屈服强度和抗拉强度。基于计算结果,对FeCrAl单晶体系建立了基于F-B方程的本构模型,拓展了计算结果的应用范围。

关键词： FeCrAl合金温度效应应变速率效应分子动力学