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长脉冲高功率负离子源实验平台量热靶研制

南方能源建设 2024年第3期11卷 81-86页

作者：周红霞万银祥周博文余珮炫唐珮钦魏会领中国核工业集团公司核工业西南物理研究院四川成都610041

[目的]高能、强流、长脉冲中性束负离子源技术是磁约束聚变堆等离子体达到燃烧条件的核心技术之一。为满足长脉冲高功率负离子源实验平台200 kV/20 A参数下的束诊断需求,研制了用于截获负离子束或中性束、诊断两种束功率密度分布和束发... 详细信息

[目的]高能、强流、长脉冲中性束负离子源技术是磁约束聚变堆等离子体达到燃烧条件的核心技术之一。为满足长脉冲高功率负离子源实验平台200 kV/20 A参数下的束诊断需求,研制了用于截获负离子束或中性束、诊断两种束功率密度分布和束发散角以及负离子的中性化效率等性能参数的量热靶。[方法]根据现有的实验平台真空室结构和引出电极尺寸,利用matlab程序获得了该参数下,束发散角为1°时的负离子束在量热靶前端处的功率密度分布和束斑尺寸,进而设计了V字形靶板的量热靶物理结构;在此基础上采用Workbench软件对无氧铜V字形靶板结构进行满功率运行状态下的热负荷模拟计算,获得了水流量为80 m~3/h条件下的量热靶长脉冲运行时的温度分布,最高温度为610℃。[结果]根据模拟计算结果,结合实验平台工程结构和诊断需求,完成了量热靶的工程设计。[结论]量热靶采用磁流体真空密封,实现V字形靶板开合,靶板背面布置了热电偶阵列实时监测靶板温度。量热靶工程结构紧凑,安装尺寸能够兼容离子束流诊断真空室和中性束流诊断真空室,满足诊断需求,能够长脉冲安全运行。

关键词：负离子源中性束量热靶热负荷核聚变

基于PLC的HL-3装置中性束逻辑控制系统设计

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南方能源建设 2024年第3期11卷 152-158页

作者：余珮炫周红霞万银祥中国核工业集团公司核工业西南物理研究院四川成都610041

[目的]中性束注入(NBI)是中国环流三号(HL-3)托卡马克装置重要的等离子体加热和电流驱动手段。NBI加热系统是涉及真空、电力电子、机械、自动控制、气体放电等多学科、多领域的复杂系统。控制系统是NBI加热系统可靠运行的基本保证,可实... 详细信息

[目的]中性束注入(NBI)是中国环流三号(HL-3)托卡马克装置重要的等离子体加热和电流驱动手段。NBI加热系统是涉及真空、电力电子、机械、自动控制、气体放电等多学科、多领域的复杂系统。控制系统是NBI加热系统可靠运行的基本保证,可实现对加热系统现场设备的远程控制、运行状态的实时监控和放电实验的逻辑控制。[方法]根据NBI加热束线控制需求确定PLC系统的硬件配置,组建了以西门子S7-416为主控制器,以Profibus-DP网络和工业以太网为基础,以光纤为传输介质的分布式I/O系统。采用组态软件STEP7实现硬件组态、通信连接和程序编写,利用界面软件WinCC完成集中管理、过程监控和信息归档。[结果]PLC系统能够实时监控现场设备状态,与NBI控制系统进行数据交换,指导现场设备稳定运行。此外,图形化的用户界面使得实验过程可视化,真空值、流量和温度的实时显示,为实验运行人员提供了及时的状态信息。[结论]整个PLC系统高效可靠,重复性好,具有良好的兼容性和可扩展性,实现了对NBI束线现场设备的监测和控制。

关键词： HL-3装置中性束注入 PLC 现场总线实时监控

TH2103A型速调管阳极电流测量和保护系统

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南方能源建设 2024年第3期11卷 146-151页

作者：陈娅莉卢波白兴宇马悦心许凌飞梁军左览中国核工业集团公司核工业西南物理研究院四川成都610041

[目的]工作频率3.7 GHz的TH2103A型高功率速调管广泛应用在托卡马克实验装置中。为了简化高压供电系统(去掉阳极调制中的电真空四极管),在HL-2A装置的TH2103A型速调管中引入了一种基于分压模式的供电方式。为了保证速调管在该供电模式... 详细信息

[目的]工作频率3.7 GHz的TH2103A型高功率速调管广泛应用在托卡马克实验装置中。为了简化高压供电系统(去掉阳极调制中的电真空四极管),在HL-2A装置的TH2103A型速调管中引入了一种基于分压模式的供电方式。为了保证速调管在该供电模式下安全运行,研制了阳极电流的测量和保护系统。[方法]对该供电模式下的阳极电流特点进行了分析:阳极电流会出现正常、正向过流或反向过流的情况。当阳极电流出现正向过流或反向过流时,代表有大量的电子轰击阳极或大量电子从阳极流出,这些现象对速调管来说都是非常危险的,通常会引起速调管钛泵过流,甚至损坏速调管。因此对阳极电流进行准确的测量以及当阳极电流出现过流时切断高压对速调管进行保护非常重要。文章介绍了阳极电流测量系统的原理和供电模式,阳极保护系统的原理和实施方案,在实验过程中对阳极电流的测量和保护系统的可靠性进行了验证。[结果]证明了该供电模式下阳极电流测量和保护系统的有效性和可靠性。[结论]文章所述供电模式和阳极测量保护系统对基于TH2103A型速调管的运行和维护具有重要参考意义。

关键词：低杂波速调管阳极电流测量保护

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提高热离子能量转换效率的核心因素初析

核动力工程 2024年第4期45卷 134-141页

作者：倪文涛罗琦钟武烨吕征中国原子能科学研究院北京102413 中国核工业集团有限公司科技委北京100822

高效热离子能量转换技术是提升热离子燃料元件热电转换效率、推动空间热离子反应堆电源向更大功率和更长寿命迈进的核心关键技术。为探究提高热离子能量转换效率的核心因素,本文从热离子能量转换的基本原理出发,从发射极的改进、接收极... 详细信息

高效热离子能量转换技术是提升热离子燃料元件热电转换效率、推动空间热离子反应堆电源向更大功率和更长寿命迈进的核心关键技术。为探究提高热离子能量转换效率的核心因素,本文从热离子能量转换的基本原理出发,从发射极的改进、接收极的改进和电弧压降的降低三个方面综述了提升热离子燃料元件热电转换效率的方法。分析表明,大幅提升热电转换效率的明确方向是接收极的改进,关键是新一代低吸铯功函数接收极材料的研发。

关键词：高效热离子能量转换技术热离子燃料元件热电转换效率接收极材料

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华南信江盆地砂岩型铀成矿控矿因素

现代地质 2024年第4期38卷 1109-1120页

作者：张万良李余亮核工业二七〇研究所江西南昌330200

华南盆地群中的砂岩铀矿,是我国砂岩型铀矿的组成部分。北方砂岩型铀矿的成因研究取得了重要进展,而华南砂岩型铀矿的成因探索,多停留在矿床研究的描述阶段,这无疑是砂岩铀矿成因研究的薄弱环节。江西信江盆地发现肖家砂岩型铀矿床和多... 详细信息

华南盆地群中的砂岩铀矿,是我国砂岩型铀矿的组成部分。北方砂岩型铀矿的成因研究取得了重要进展,而华南砂岩型铀矿的成因探索,多停留在矿床研究的描述阶段,这无疑是砂岩铀矿成因研究的薄弱环节。江西信江盆地发现肖家砂岩型铀矿床和多个砂岩型铀矿化点,是华南产铀红盆的代表性盆地。本文以信江盆地为例,通过资料二次开发、野外调查、镜下观察、微量元素分析,对信江盆地砂岩铀矿化的成矿特征和控矿因素进行研究。研究表明,信江盆地砂岩铀矿化主要产于上白垩统茅店组、周田组、河口组、塘边组红层所夹的“灰色层”中,含矿岩层的颜色呈灰色、灰白色、灰绿色、青灰色,岩性有砾岩、砂质砾岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩等,矿化对层位和岩性的选择性不明显;空间上,砂岩铀矿化主要位于信江盆地中西端,围绕盆地深部下白垩统冷水坞组烃源岩上方或近外围分布,矿化强度与岩石中的有机质含量有关。分析认为,砂岩铀矿化受多种因素控制:(1)盆地坳陷区的烃源岩控制成矿物质来源;(2)红色层所夹的“灰色层”控制铀矿化的范围;(3)背斜构造轴部控制铀矿体的集中产出;(4)断层构造在新构造期的活动控制矿床的定位。成矿过程简要归纳为,盆地深部烃源岩中的铀等元素,因断层活动而活化,沿断层迁移到浅部背斜轴部附近的岩层或张性裂隙(破碎带)中的深部还原性成矿流体,当进入到浅部较氧化的环境时,铀酰有机络合物解离,铀等元素因自身还原剂作用而沉淀下来。

关键词：砂岩铀矿灰色层新构造活动信江盆地

研究堆及核电厂老化管理和许可证延续技术研究序言

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原子能科学技术 2024年第8期58卷 I0001-I0002页

作者：朱庆福中国核工业集团有限公司核临界安全中心中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所

20世纪60年代,我国首个反应堆及加速器的建成开启了原子能事业的新纪元。此后,为满足我国原子能事业的发展需求,我国又陆续自主建设了多座研究堆,并开始发展核电。目前,中国内地共有21座民用研究堆(在役17座、在建1座、退役中3座)、83... 详细信息

20世纪60年代,我国首个反应堆及加速器的建成开启了原子能事业的新纪元。此后,为满足我国原子能事业的发展需求,我国又陆续自主建设了多座研究堆,并开始发展核电。目前,中国内地共有21座民用研究堆(在役17座、在建1座、退役中3座)、83台核电机组(运行56台、在建27台),上述研究堆及核电机组的建设投用为我国国防科技水平提升、核能发展及“双碳”目标实现奠定了重要基础。

关键词：国防科技核电机组老化管理许可证核能发展水平提升发展核电原子能事业

光学双基站空间定位测量系统在核电厂波动管安装中的应用研究

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核电子学与探测技术 2024年第2期44卷 362-371页

作者：路宏杰许志强张亚军赫海涛王宝迪张永胜中国核工业二三建设有限公司北京100000 深圳普达核工业数字测控有限公司深圳518120

在核电厂运行过程中,作为稳压器与主管道热段连接的通道,稳压器可通过波动管调节主回路系统冷却剂的工作压力,避免因压力过高或过低而引发事故。波动管安装施工涉及管线长,焊口多,安装精度要求高,需要进行精确的组对和安装过程控制。本... 详细信息

在核电厂运行过程中,作为稳压器与主管道热段连接的通道,稳压器可通过波动管调节主回路系统冷却剂的工作压力,避免因压力过高或过低而引发事故。波动管安装施工涉及管线长,焊口多,安装精度要求高,需要进行精确的组对和安装过程控制。本文主要描述了采用自主研发的高精密光学双基站空间定位测量系统实现波动管安装的工艺方法,从测量控制网布设、波动管本体尺寸测量、接管管嘴测量、模拟组对等方面开展应用研究,通过模拟组对可提前确定管道坡口的预制加工尺寸,相较于实际拼接后再进行手工量取的传统方式,能够大幅缩短现场施工工期,同时对波动管本体尺寸进行了重复性测量,其3次测量结果互差最大为0.11 mm,满足核电厂三维测量两次互差小于0.3 mm的精度要求,验证了该系统能够较好地满足现场使用需求。

关键词：核电厂波动管精密测量仪器模拟组对

基于聚类的压水堆栅元均匀化参数压缩方法研究

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原子能科学技术 2024年

作者：李天涯罗琦姚栋何彩云蔡云王丹段永强廖鸿宽肖鹏成都核总核动力研究设计工程有限公司中国核动力研究设计院中国核工业集团有限公司

为了降低反应堆物理高保真数值计算中栅元均匀化参数的数量及存储规模，提升高保真数值计算方法的实用性，本研究基于聚类的方法，通过对压水堆典型组件聚类数目和聚类特征的研究，确定了以快热通量比为聚类特征和5为聚类数目的先分类... 详细信息

为了降低反应堆物理高保真数值计算中栅元均匀化参数的数量及存储规模，提升高保真数值计算方法的实用性，本研究基于聚类的方法，通过对压水堆典型组件聚类数目和聚类特征的研究，确定了以快热通量比为聚类特征和5为聚类数目的先分类后聚类多层次聚类方法；推导了聚类栅元超级均匀化方法，建立了基于聚类的压水堆栅元均匀化参数压缩方法，并在华龙一号堆芯问题上验证了此方法的聚类效果。研究结果表明，对于华龙一号堆芯问题，该方法能保证较高的精度，并大幅降低栅元均匀化参数规模。因此，本研究建立的栅元均匀化参数压缩方法能用于压水堆栅元均匀化参数的压缩，降低其存储规模。

关键词：栅元均匀化参数聚类压缩

FeCrAl-ODS钢的辐照位错环演变及其辐照硬化效应

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粉末冶金工业 2024年第3期34卷 28-33页

作者：龙弟均徐海波孙永铎吕俊男中国核动力研究设计院四川成都610041 中国核工业集团有限公司北京100822

为了研究FeCrAl-ODS钢的抗辐照性能,采用原位离子辐照方法研究了FeCrAl-ODS钢辐照过程中位错环的演变,采用纳米硬度表征了FeCrAl-ODS钢的辐照硬化效应。研究结果表明:经离子辐照后,FeCrAl-ODS钢中产生了和1/2位错环,位错环的平均直径和... 详细信息

为了研究FeCrAl-ODS钢的抗辐照性能,采用原位离子辐照方法研究了FeCrAl-ODS钢辐照过程中位错环的演变,采用纳米硬度表征了FeCrAl-ODS钢的辐照硬化效应。研究结果表明:经离子辐照后,FeCrAl-ODS钢中产生了和1/2位错环,位错环的平均直径和位错环数密度都随辐照损伤剂量的增大而增大。随辐照温度的升高,位错环的生长速率增大而数密度有所降低。经10 dpa离子辐照后,FeCrAl-ODS钢的辐照硬化值仅为0.35 GPa。相比FeCrAl合金,FeCrAl-ODS钢具有较好的抗辐照硬化性能。

关键词： FeCrAl-ODS钢离子辐照位错环纳米硬度辐照硬化