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核燃料颗粒断裂失效行为的数值模拟研究

核燃料颗粒断裂失效行为的数值模拟研究

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2018年全国固体力学学术会议

作者：严峰孔祥喆简晓彬丁淑蓉复旦大学航空航天系力学与工程仿真研究所

弥散核燃料元件由弥散核燃料芯体和金属包壳构成,其中弥散核燃料芯体为颗粒复合材料,由易裂变燃料颗粒和惰性基体组成。在反应堆苛刻的服役条件下,弥散燃料元件会经历复杂的热力耦合行为。燃料颗粒由于裂变反应释放热量,使燃料元件达到... 详细信息

弥散核燃料元件由弥散核燃料芯体和金属包壳构成,其中弥散核燃料芯体为颗粒复合材料,由易裂变燃料颗粒和惰性基体组成。在反应堆苛刻的服役条件下,弥散燃料元件会经历复杂的热力耦合行为。燃料颗粒由于裂变反应释放热量,使燃料元件达到较高的温度,产生较大的热致应力。在中子辐照的作用下,燃料颗粒裂变产生固体和气体裂变产物,引起辐照肿胀,导致颗粒与基体间产生强烈的力学相互作用,使基体发生弹塑性变形甚至开裂。裂变气体在燃料颗粒中形成微观气孔,随着燃耗发展,气孔密度和尺寸逐步演化,气孔内产生较大的压强,易导致燃料颗粒骨架开裂,使气孔相互连通形成贯穿裂纹,引起燃料颗粒的宏观开裂。辐照产生的高能裂变碎片会冲击颗粒周围的基体,形成裂变碎片损伤层,使得该损伤层产生肿胀、脆化。这些复杂的热力耦合行为会使燃料芯体内部形成宏观裂纹,导致包壳表面出现鼓包,危害堆芯传热性能和运行安全。本研究综合考虑弥散燃料在反应堆运行过程中的主要变形和辐照损伤效应,建立了燃料颗粒堆内断裂失效行为的数值模拟方法及相关理论模型,计算分析了气孔大小以及排布方式等因素对燃料颗粒断裂失效行为的影响。

关键词：弥散核燃料热力耦合辐照损伤断裂失效微观气孔

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NH3BH3促进氨硼烷放氢机制

NH3BH3促进氨硼烷放氢机制

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第二届中国氚科学与技术学术交流会

作者：罗军洪王劲川冯兴文蔡金光姚伟志宋江锋陈长安罗德礼四川省氢同位素工程技术研究中心

氨硼烷（NH3BH3,简记为AB）因其具有极高的质量储氢密度（19.6 wt%）而被认为是一种颇具前景的储氢材料。但要实现储氢应用,还需解决其在温和温度下放氢动力学缓慢、放氢过程伴随杂质气体释放等问题。近期的一个研究报道显示,复合金属... 详细信息

氨硼烷（NH3BH3,简记为AB）因其具有极高的质量储氢密度（19.6 wt%）而被认为是一种颇具前景的储氢材料。但要实现储氢应用,还需解决其在温和温度下放氢动力学缓慢、放氢过程伴随杂质气体释放等问题。近期的一个研究报道显示,复合金属氢化物Mg2NiH4可显著改善AB的放氢性能。同时,作者提出,其改善机制源于Mg2NiH4与AB间的物理交互作用。在本文中,我们对AB-Mg2NiH4储氢材料体系开展了更加系统深入的研究。通过综合运用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜等表征手段,并结合同位素标记及其他设计实验,揭示Mg2NiH4促进AB放氢的机制应归咎于其可促进AB在温和温度下发生相转变并通过Mg的引入实现对AB的化学改性。

关键词：氨硼烷 Mg2NiH4 储氢材料

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NiAl-LDHs材料的疏水催化剂制备与其液相催化交换的性能

NiAl-LDHs材料的疏水催化剂制备与其液相催化交换的性能

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第二届中国氚科学与技术学术交流会

作者：喻彬张志罗军洪安永涛四川省氢同位素工程技术研究中心

＜正＞随着核工业的快速发展,各种类型反应堆、核燃料后处理厂等核设施每年不断向周围环境排放大量的含氚废水和废气。这些含氚废水和废气一旦泄露,不仅直接影响反应堆的正常运转,而且严重威胁运行人员的健康和周围生态环境的安全。因此...

＜正＞随着核工业的快速发展,各种类型反应堆、核燃料后处理厂等核设施每年不断向周围环境排放大量的含氚废水和废气。这些含氚废水和废气一旦泄露,不仅直接影响反应堆的正常运转,而且严重威胁运行人员的健康和周围生态环境的安全。因此,各国政府高度重视重水脱氚和重水升级的研究工作。从重水中有效脱氚的途径是通过氢-水液相催化交换反应（LPCE）将氚从重水中分离来,该工艺尚处于试验演示阶段。LPCE反应实现的关键技术是疏水催化剂的制备。目前国内外研究者主要是通过优化催化剂

关键词：

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基于Pt/C/PTFE催化剂的液相催化交换去氚化工艺

基于Pt/C/PTFE催化剂的液相催化交换去氚化工艺

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第二届中国氚科学与技术学术交流会

作者：李佩龙宋江锋张志熊仁金杨雷文明何康昊罗德礼唐涛四川省氢同位素工程技术研究中心

液相催化交换工艺（LPCE）在重水生产、升级,轻水或重水脱氚,以及内陆核电站及热核聚变堆氚的减容和回收等领域具有广阔的应用前景,因此深入理解LPCE过程的工艺特性至关重要。本文基于材料研究所前期研制的高效Pt/C/PTFE疏水催化剂,进行... 详细信息

液相催化交换工艺（LPCE）在重水生产、升级,轻水或重水脱氚,以及内陆核电站及热核聚变堆氚的减容和回收等领域具有广阔的应用前景,因此深入理解LPCE过程的工艺特性至关重要。本文基于材料研究所前期研制的高效Pt/C/PTFE疏水催化剂,进行LPCE过程工艺操作条件对水-氢同位素液相催化交换反应性能的影响,确定了最佳操作温度60～80℃,最佳进料摩尔气液比为1（25）2,采用混装填料方式且催化剂填装率为25%时工艺效率最佳。同时基于最小Gibbs自由能原理,研究了体系热力学平衡,计算结果在较低温度（＜70℃）和摩尔气液比＜1下能与实验结果良好符合,而较高温度和摩尔气液比时动力学因素导致偏差显著增大。本文所得相关结果将对LPCE的工艺和操作参数优化、中试及工业实验装置的设计和运行提供了必要的实验数据和理论支持。

关键词：液相催化交换反应(LPCE) Pt基疏水催化剂工艺优化反应效率水去氚化

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