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HTR-10辐照后石墨球^(14)C含量研究

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原子能科学技术 2014年第S1期48卷 506-510页

作者：王守昂皮月谢锋李红曹建主清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

高温气冷堆中球形燃料元件与不含燃料的石墨球在14 C产生机制上基本相同,为获得10MW高温气冷堆(HTR-10)中燃料元件及石墨球中14 C的含量,研究了14 C在石墨球中的产生机理。总结了石墨球及燃料元件中14 C的产生途径,计算经过堆芯辐照后... 详细信息

高温气冷堆中球形燃料元件与不含燃料的石墨球在14 C产生机制上基本相同,为获得10MW高温气冷堆(HTR-10)中燃料元件及石墨球中14 C的含量,研究了14 C在石墨球中的产生机理。总结了石墨球及燃料元件中14 C的产生途径,计算经过堆芯辐照后的石墨球中14 C总量,比较现有石墨球的解体技术,提出了分解石墨球制取14 C样品的实验测量方法。本文工作为进一步的实验研究工作奠定基础并提供理论计算结果比对。

关键词： HTR-10 燃料元件 14 C 石墨球

石墨球对系列冲击温度下球墨铸铁断口作用机制

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钢铁 2019年第9期54卷 110-115页

作者：张新宁辽宁石油化工大学机械工程学院

为了明确低温用球墨铸铁材料断裂微观机理,针对石墨球对系列温度球墨铸铁冲击断口演变过程的作用机制进行研究。采用SEM、激光共聚焦显微镜等手段系统分析了不同温度下石墨球对球墨铸铁冲击断裂过程的影响。定量断口分析结果表明,与冲... 详细信息

为了明确低温用球墨铸铁材料断裂微观机理,针对石墨球对系列温度球墨铸铁冲击断口演变过程的作用机制进行研究。采用SEM、激光共聚焦显微镜等手段系统分析了不同温度下石墨球对球墨铸铁冲击断裂过程的影响。定量断口分析结果表明,与冲击功随温度的变化一致,断口表面粗糙度Sa和空穴扩张比Rc/R0(韧窝与石墨球半径之比)均随温度的下降呈明显降低趋势。随着冲击试验温度的降低,由韧性断裂逐渐过渡到脆性断裂,这种断裂机制的变化导致断面粗糙度指数剧烈下降,空穴扩张比值趋近于1。冲击过程中裂纹总是在石墨-基体界面处发生开裂并沿着石墨-基体界面不断扩展,因此实际生产过程中应该注重改善石墨球与基体界面处组织状态。

关键词：球墨铸铁石墨球低温冲击断面粗糙度

HTR-10燃料球和石墨球反应性当量测量实验

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核动力工程 2002年第1期23卷 5-7页

作者：王瑞偏苏庆善梁锡华孙栓樑贾立新朱江王宇清华大学核能技术设计研究院北京102201

10MW高温气冷实验堆(HTR-10)是球床型反应堆,燃料元件的装卸和循环可不停堆,为了保证其安全运行,必须准确地知道燃料元件的装卸和循环过程可能引起的反应性变化,尤其是向堆芯装料时引入的反应性变化。HTR-10首次临界后对燃料球和石墨球... 详细信息

10MW高温气冷实验堆(HTR-10)是球床型反应堆,燃料元件的装卸和循环可不停堆,为了保证其安全运行,必须准确地知道燃料元件的装卸和循环过程可能引起的反应性变化,尤其是向堆芯装料时引入的反应性变化。HTR-10首次临界后对燃料球和石墨球的反应性价值进行了测量。本文介绍了燃料球和石墨球反应性当量刻度的方法,给出了初始装载堆芯和空气气氛下的燃料球和石墨球反应性当量实验测量结果。

关键词：高温气冷堆燃料球石墨球周期反应性当量测量实验正反应性 HTR-10

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石墨球单颗粒燃烧行为研究

石墨球单颗粒燃烧行为研究

作者：赵强太原理工大学

学位级别：硕士

高温气冷堆作为第4代先进反应堆型之一,是一种清洁高效的发电方式。在运行过程中,反应堆会产生大量以石墨为主要成分的乏燃料元件,石墨约占乏燃料元件质量的95%以上,通过对乏燃料元件的焚烧处理,可以实现核燃料的回收和利用。作为乏燃... 详细信息

高温气冷堆作为第4代先进反应堆型之一,是一种清洁高效的发电方式。在运行过程中,反应堆会产生大量以石墨为主要成分的乏燃料元件,石墨约占乏燃料元件质量的95%以上,通过对乏燃料元件的焚烧处理,可以实现核燃料的回收和利用。作为乏燃料元件的主要成分,石墨在乏燃料元件的焚烧处理过程中扮演着重要角色。因此有必要研究石墨燃烧过程中影响燃烧速率的因素。本论文以内部无包覆燃料颗粒的石墨球为研究对象,通过热重实验获得石墨的化学反应动力学参数;利用小型固定床和鼓泡床反应器,进行单颗粒石墨球的燃烧实验;建立单颗粒石墨球燃烧动力学模型,通过模型计算与实验研究相结合的方式探究反应温度、氧气浓度、气流速度和反应气氛对石墨球燃烧行为的影响。在石墨燃烧的热重分析实验中,随着氧气体积分数由21%增加到40%,石墨着火温度由764.4℃降低至734.7℃,综合燃烧特性指数由3.21增加至3.74,石墨燃烧的表观活化能由178k J/mol增加至198k J/mol,指前因子由1.44×10增加至3.55×10,差热曲线向低温区移动,失重速率峰值变大,峰宽变窄。随着升温速率由10K/min增加到30K/min,石墨着火温度由764.4℃逐渐增加至783.2℃,综合燃烧特性指数由3.21增加至19.26,石墨燃烧的热重曲线向高温区移动,差热曲线峰值增大,峰宽变宽。直径60mm的石墨球在O/N气氛下的着火温度约为650℃,在O/CO气氛下的着火温度约为690℃。当反应温度低于850℃时,反应温度的提高可以显著提高石墨球燃烧速率。反应温度为900℃时,随着气流速度由0.05m/s增加至0.2m/s,石墨球燃烧速率由0.2g/min显著提高至0.7g/min。气流速度在0.3m/s时,传质阻力已趋于稳定,此时气流速度的增加对石墨球燃烧速率的影响有所减弱。当反应温度为900℃时,石墨球的燃烧过程主要受传质过程的影响,表面化学反应所占比例较小,在鼓泡床条件下粒径10mm的石墨球燃尽时间约为800s,在固定床条件下粒径10mm的石墨球燃尽时间约为1000s。当反应温度为700℃时,表面化学反应的阻力显著高于传质过程,反应温度的提高可以显著提高石墨球燃烧速率,在鼓泡床条件下粒径10mm的石墨球燃尽时间约为4500s。石墨球在鼓泡床中燃烧时,反应温度的降低会降低反应活性,CO未能完全燃烧,烟气中CO浓度有所增加;气流速度的增加会缩短气流在反应器内的停留时间,烟气中CO浓度增加。

关键词：石墨球燃烧行为固定床鼓泡床热重分析

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铸铁中石墨球和微观结构

北京科技大学学报 1989年第6期11卷 580-583页

作者：苗柏和方克明

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合金球铁中石墨球的透射电镜研究

铸造 1990年第2期39卷 26-29页

作者：万立骏马永庆关德林大连海运学院金属材料工艺研究所

用透射电镜(TEM)研究了合金球铁中有墨球的显微结构, 其中包括表面形貌,晶体学关系,内部缺陷等,并讨论了球墨的生长方式。结果表明,石墨球通常有一生长核心,核心部分多半是片状单晶。依此核心,石墨球沿C轴向外放射生长。确定了三种V字... 详细信息

用透射电镜(TEM)研究了合金球铁中有墨球的显微结构, 其中包括表面形貌,晶体学关系,内部缺陷等,并讨论了球墨的生长方式。结果表明,石墨球通常有一生长核心,核心部分多半是片状单晶。依此核心,石墨球沿C轴向外放射生长。确定了三种V字形组织。此外,石墨球中存在大量的层错,层错垂直于C轴。石墨球表面被基面覆盖。

关键词：合金球墨铸铁石墨球电镜

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球铁塑性变形中石墨球变形行为的观察与分析

热加工工艺 1993年第3期22卷 13-15页

作者：孙爱学周伯楚刘春辉苏娟华洛阳工学院 471039

用光镜和电镜对球铁不同变形条件下石墨球的变形形貌进行观察和分析,揭示了石墨球的变形行为和影响因素。

关键词：球墨铸铁塑性变形石墨球形貌

载荷对HTR-PM高温气冷堆用石墨球摩损性能的影响

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辐射防护 2019年第6期39卷 510-516页

作者：邓少刚郭丽潇梁宇张宇航梁栋王永仙中国辐射防护研究院

采用摩擦磨损试验机研究了载荷对HTR-PM高温气冷堆用石墨球在氦气气氛下的摩损性能影响,并利用光学显微镜分析了磨损表面形貌,利用激光粒度仪和扫描电镜分析了石墨粉尘的粒度和形貌。结果表明:在氦气气氛下,摩擦系数随着载荷的增加呈现... 详细信息

采用摩擦磨损试验机研究了载荷对HTR-PM高温气冷堆用石墨球在氦气气氛下的摩损性能影响,并利用光学显微镜分析了磨损表面形貌,利用激光粒度仪和扫描电镜分析了石墨粉尘的粒度和形貌。结果表明:在氦气气氛下,摩擦系数随着载荷的增加呈现减小的趋势;产生的石墨粉尘主要呈片状或絮状体,有较强的粘附性,粒度随着载荷的增加而增加;不同载荷下,随着时间的增加,石墨球的磨损率不断减小,最终趋于一个稳定值。

关键词：高温气冷堆载荷石墨球摩损性能

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基于机器视觉的石墨球表面缺陷检测技术研究

基于机器视觉的石墨球表面缺陷检测技术研究

作者：袁得钦湖南大学

学位级别：硕士

随着核工业迅速地发展,旨在实现高安全性、高燃烧效率的第四代核工业核心系统被开发,尽管其燃烧性能实现质的飞跃,但是适配第四代核工业系统相关工件的产能依然低下。其中,第四代核工业系统燃料组成部分石墨球,在生产过程中存在磕碰、... 详细信息

随着核工业迅速地发展,旨在实现高安全性、高燃烧效率的第四代核工业核心系统被开发,尽管其燃烧性能实现质的飞跃,但是适配第四代核工业系统相关工件的产能依然低下。其中,第四代核工业系统燃料组成部分石墨球,在生产过程中存在磕碰、冒口、韧痕等缺陷,鉴于核工业安全要求,需要对石墨球进行全检。由于石墨球高辐射性将损害检测工人身体,并且工人检测石墨球具有效率低、误检率高、成本高等问题,现阶段石墨球检测难以满足第四代核工业系统产能需求,亟需研究新的检测技术提高检测效率。本文针对现阶段石墨球检测效率低下设计一套石墨球表面缺陷检测系统。本文主要研究工作如下:(1)根据石墨球工件的特征分析和检测要求,设计了石墨球成像方案,并进行了成像硬件选型,搭建了石墨球表面缺陷检测的成像平台。首先基于传统图像处理算法开展了石墨球缺陷检测研究。采用高斯滤波进行图像预处理,采用OTSU算法实现图像分割,并通过形态学与Canny算法实现石墨球特征点的提取,提出一种基于最小二乘法的边界圆拟合算法实现石墨球粗定位。在此基础上,通过轮廓的形位信息实现石墨球的表面缺陷识别,然后基于缺陷形心与轮廓灰度值的特征实现石墨球表面缺陷分类。实验结果表明传统图像处理算法对于石墨球表面缺陷检测具有一定检测效果,但其准确度有待进一步提升,并且其分类效果较差。(2)鉴于传统图像处理算法对于石墨球表面缺陷识别与分类效果一般,开展了基于深度学习目标检测方法的石墨球表面缺陷识别与分类研究。首先通过基于最小二乘法的边界圆拟合算法实现石墨球的粗定位,再以现阶段性能较优的Faster R-CNN、SSD、Retina Net、YOLOv5系列深度学习目标检测模型进行石墨球缺陷的识别与分类训练,最终实现石墨球表面缺陷的高精度高效率检测。实验结果表明基于YOLOv5s的石墨球表面缺陷检测的m AP值高达97.18%。(3)针对现阶段视觉软件系统开发面向过程、无框架编程方式,提出了石墨球缺陷检测软件框架,软件框架主体采用消费者生产者模式实现高封装、高并发性、高鲁棒性,然后通过自定义流程和柔性化组态进一步提高软件的柔性。柔性化组态包括利用基于适配器模式的柔性库实现常动程序的低耦合和采用封装成库的形式实现程序的高复用。程序框架可推广及面向机器视觉软件系统。

关键词：石墨球机器视觉表面缺陷检测深度学习目标检测视觉软件框架