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小型模块化氯盐快堆焚烧超铀核素物理特性研究

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核技术 2024年第2期47卷 151-160页

作者：彭民雨刘亚芬邹杨戴叶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

氯盐快堆具有重金属溶解度高和能谱较硬等特性,是嬗变超铀核素(Transuranic elements,TRU)的理想堆型。本文提出了一种50 MW小型模块化氯盐快堆(small-Modular Chlorine salt Fast Reactor,sm-MCFR)方案,对其焚烧TRU特性进行了初步研究... 详细信息

氯盐快堆具有重金属溶解度高和能谱较硬等特性,是嬗变超铀核素(Transuranic elements,TRU)的理想堆型。本文提出了一种50 MW小型模块化氯盐快堆(small-Modular Chlorine salt Fast Reactor,sm-MCFR)方案,对其焚烧TRU特性进行了初步研究。采用了基于SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation)和MODEC(MOlten Salt Reactor Specific DEpletion Code)开发的耦合程序TMCBurnup(TRITON MODEC Coupled Burnup Code),计算并分析了sm-MCFR在TRU+232Th和TRU+DU(Depleted Uranium)两种燃料方案下的临界、燃耗、核素演化和嬗变TRU等物理性能。结果表明:在sm-MCFR运行期间,为维持临界状态,需在线添加TRU,以确保有效增殖系数k_(eff)>1;满功率运行40 a时,采用TRU+Th燃料方案下堆芯剩余TRU量为657 kg,而采用TRU+DU燃料方案下剩余TRU量为725 kg,皆大于寿期初;采用TRU+Th和TRU+DU作为燃料盐时,嬗变率分别可达49%和41%,为实现乏燃料最小化提供了可行方案。

关键词：氯盐快堆 sm-MCFR TRU焚烧嬗变

卫星光机载荷热模型参数高效修正方法研究进展

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航空学报 2024年第6期45卷 216-234页

作者：李玉涵杨宝玉吴亦农张强唐晓中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

卫星光机载荷的光学效能与热设计密切相关,热控系统的模型修正是热设计必不可少的环节。近年国内外涌现出许多基于深度学习和寻优算法的提高热模型修正效率和精确度的方法可供参考,但没有进行系统的归纳。本文针对新出现的修正方法进行... 详细信息

卫星光机载荷的光学效能与热设计密切相关,热控系统的模型修正是热设计必不可少的环节。近年国内外涌现出许多基于深度学习和寻优算法的提高热模型修正效率和精确度的方法可供参考,但没有进行系统的归纳。本文针对新出现的修正方法进行了总结,重点分析了在卫星光机载荷热控模型修正这一特殊问题中提高修正效率的几种手段——合适的寻优算法、构建代理模型和开发自动修正工具等。具体分析了这3种手段各自的研究进展及其适用条件和局限性,并提出了对于修正工具开发的思考。最后,对卫星光机载荷热控模型修正领域进行了展望,为后续提高热模型精确度和修正效率提供了方向。

关键词：卫星光机载荷模型修正代理模型算法热设计

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双温区脉管制冷机的制冷量主动调控策略

浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 169-175,187页

作者：惠贺军吴亦农宋键镗殷旺蒋珍华刘少帅中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

针对空间探测中须在双温区提供不同制冷量的新需求,提出利用声功回收主动调相器对双温区制冷量进行主动调控的方法.研究分析高温区调相器活塞运动特性对双温区冷指阻抗的影响,得到调相器对双温区冷指声功率分配及回热器效率的影响特性,... 详细信息

针对空间探测中须在双温区提供不同制冷量的新需求,提出利用声功回收主动调相器对双温区制冷量进行主动调控的方法.研究分析高温区调相器活塞运动特性对双温区冷指阻抗的影响,得到调相器对双温区冷指声功率分配及回热器效率的影响特性,实现80 K和40 K双温区制冷量主动调控.数值计算结果显示,调相器相位差对高温区制冷量影响较大,调相器振幅和相位差对低温区制冷量均有明显的影响.实验结果表明,采用基于主动控制调相器活塞运动特性的调节策略,80 K温区制冷量可以在9.2~23.7 W内主动调节,40 K温区制冷量可以在3.2~4.5 W内主动调节.

关键词：脉管制冷机主动调相双制冷温区阻抗分析调控策略

基于空间分辨中子衍射方法的锂离子电池电化学反应均匀性研究

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储能科学与技术 2024年第1期13卷 72-81页

作者：童文欣黄中垣王睿邓司浩何伦华肖荫果北京大学深圳研究生院广东深圳518055 散裂中子源科学中心广东东莞523803 中国科学院物理研究所北京100190

锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等。电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性。鉴于电... 详细信息

锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等。电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性。鉴于电池拆解分析不但会破坏其电芯结构,改变电极材料的化学性质,进而影响分析结果的准确性,本工作介绍并应用无损的空间分辨飞行时间中子衍射方法,对大尺寸软包锂离子电池电化学反应分布的均匀性展开研究。通过采集和分析毫米尺度测试区域的中子衍射数据,获得了全电池在初始状态和失效状态下锂离子嵌入石墨负极过程中的相变信息,并构建了全电池不同位置处的石墨负极多相含量分布和归一化后负极中的锂浓度分布图。此外,结合高精度三维X射线断层扫描方法,从电池厚度、电流密度和电解质浓度等多个角度,分析和探讨了这些因素对锂离子电池电化学反应均匀性的影响。空间分辨中子粉末衍射方法可以对不同类型和不同形状的金属离子电池中的电化学反应均匀性进行快速直接的检测,为电池结构性能优化和技术改进提供强有力的技术支持。

关键词：空间分辨中子衍射方法锂离子电池材料锂浓度分布电化学反应均匀性

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不同频率下缓冲罐体积对有阀线性压缩机管系压力脉动的实验研究

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 286-294页

作者：黄琦丁磊沙鑫权李子成刘少帅蒋珍华董德平中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

有阀线性压缩机是液氦温区Joule-Thomson(J-T)节流制冷机重要部件,而管系压力脉动会造成制冷机出现温度与制冷量波动,从而影响制冷机温度稳定性。针对有阀线性压缩机管系压力脉动问题,以有线性阻尼的平面波动理论为基础,采用传递矩阵法... 详细信息

有阀线性压缩机是液氦温区Joule-Thomson(J-T)节流制冷机重要部件,而管系压力脉动会造成制冷机出现温度与制冷量波动,从而影响制冷机温度稳定性。针对有阀线性压缩机管系压力脉动问题,以有线性阻尼的平面波动理论为基础,采用传递矩阵法构造了有阀线性压缩机管路缓冲罐压力脉动传递模型,获得有阀线性压缩机脉动质量流量的量化表达。搭建了有阀线性压缩机管系压力脉动测试平台,讨论了压缩机运行频率与进排气缓冲罐体积对压力脉动的影响。研究结果表明:管系压力脉动与压缩机运行频率有关,随着压缩机运行频率增大,管系压力脉动增大。进排气缓冲罐均可有效抑制压力脉动,但两者的压力脉动抑制能力相互独立,且缓冲罐体积越大,压力脉动抑制效果越好。随着缓冲罐体积的增加,进气缓冲罐进口处压力不均匀度减小到164/423,排气缓冲罐出口处压力不均度减小到8/23。

关键词：有阀线性压缩机平面波动理论压力脉动运行频率缓冲罐体积

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单模电注入面发射激光器研究进展

激光与光电子学进展 2024年第17期 1-14页

作者：艾星辰田思聪 Mansoor Ahamed 孙家辉王宇昊潘绍驰佟存柱王立军 Bimberg Dieter 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所Bimberg中德绿色光子学研究中心中国科学院大学中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室柏林工业大学固体物理研究所纳米光学中心

互联网、超算中心、数据中心光互连等高速光通信领域，以及激光雷达、显示等应用，均对半导体激光器提出单模、单偏振态、高速、高功率等更高性能要求。本文梳理了以垂直腔面发射激光器（VCSEL）、光子晶体面发射激光器等为主的电注入... 详细信息

互联网、超算中心、数据中心光互连等高速光通信领域，以及激光雷达、显示等应用，均对半导体激光器提出单模、单偏振态、高速、高功率等更高性能要求。本文梳理了以垂直腔面发射激光器（VCSEL）、光子晶体面发射激光器等为主的电注入表面发射型半导体激光器的研究进展，包括：为了同时实现单模和单偏振性，设计表面光栅、浮雕和高折射率对比度光栅VCSEL；为了实现单模高速特性，引入锌扩散区、建立横向耦合腔、构建多孔结构氧化限制VCSEL；为了实现单模、高功率性，采用构建慢光表面光栅负载VCSEL、引入锌扩散区、设计多结或多氧化孔径VCSEL等方式；为了实现突破性的单模、高功率、极小发散角等性能，采用光子晶体面发射激光器。最后对面发射激光器发展趋势做出展望。

关键词：垂直腔面发射激光器单模光高速传输高功率激光光子晶体面发射激光器

长期探寻的Au_(23)(S-Adm)_(16)结构及未曾预期的掺杂效应

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物理化学学报 2024年第5期40卷 1-2页

作者：冯磊朱泽敏杨颖何宗兵邹家丰李漫波赵燕伍志鲲安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所中国科学院材料物理重点实验室安徽省纳米材料与技术重点实验室中国科学院纳米卓越中心合肥230031

一锅同时获得单个金属原子掺杂的纳米团簇与母体团簇富有挑战性。这样的合成可排除微量杂质的影响,使得掺杂和未掺杂纳米团簇的性质对比更加合理可靠。在此,我们首次实现了这种合成,得到了长期追寻的纳米团簇Au_(23)(SAdm)_(16)和其单... 详细信息

一锅同时获得单个金属原子掺杂的纳米团簇与母体团簇富有挑战性。这样的合成可排除微量杂质的影响,使得掺杂和未掺杂纳米团簇的性质对比更加合理可靠。在此,我们首次实现了这种合成,得到了长期追寻的纳米团簇Au_(23)(SAdm)_(16)和其单镉掺杂的Au_(22)Cd_1(S-Adm)_(16)纳米团簇,并通过单晶X射线晶体学解析了其结构。令人惊讶的是,与以前的报道结果相反,Au_(23)(S-Adm)_(16)比Au_(22)Cd_1(S-Adm)_(16)更稳定。另一方面,由于掺入镉原子后,内核Au―Au键长度增加,光激发电子转移阻力增加,导致Au_(22)Cd_1(S-Adm)_(16)吸收和发射强度明显下降。因而,不仅团簇的稳定性,而且团簇的吸收和发射强度也与内核Au―Au键的长度关联。这项工作表明了两种团簇结构上的微小差异就可导致光学、热稳定性等方面的显著区别,也为研究金属纳米团簇的构效关系提供了良好的借鉴。

关键词：金属纳米团簇合成 Au―Au键长性质构效关系

Noah-MP陆面过程模式在雅鲁藏布江流域径流模拟中的适用性评估

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科学通报 2024年第4期69卷 630-644页

作者：杨恒雷享勇郑辉费雯丽刘志武林佩蓉中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所北京100871 中国科学院大气物理研究所北京100029

雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点.Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径... 详细信息

雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点.Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径流模拟能力进行过系统性评估,限制了模式在该区域的水文应用.本研究基于中国区域地面气象要素数据集CMFD(China Meteorological Forcing Dataset)驱动Noah-MP模式,对雅江流域2000~2018年的径流进行时空分辨率为3 h/5 km的数值模拟;选取与流域径流产生机制相关的10个主要物理过程,评估了16种参数化方案组合对于径流模拟的影响,并确定了最优参数化方案组合.结果表明:(1)采用默认参数化方案,Noah-MP在奴下站的月尺度模拟纳什效率系数NSE(Nash-Sutcliffe efficiency)为0.23、偏差百分比PBias为–35.79%,而采用基于临界温度的雨雪分离方案、改进的二流近似辐射传输方案以及基于BATS的产流方案后,PBias分别减少至–23.36%、3.85%、–17.19%,NSE分别提高至0.37、0.58、0.60,显著优于默认方案;(2)进一步基于优选方案进行组合,奴下、羊村、奴各沙的月尺度径流NSE分别提高至0.89、0.87、0.81,而最上游拉孜站NSE仅为–0.06,低于个别方案,这表明拉孜流域的产流机制可能不同于下游流域.研究结果表明,无参数率定的Noah-MP模式在雅江径流模拟中的表现较为优异,具有较高的应用潜力,未来可通过进一步改进雨雪分离、辐射传输、产流过程的参数化方案来提高模式在高寒区的径流模拟能力.

关键词：陆面过程模式参数化方案雅鲁藏布江流域径流模拟适用性

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高速垂直腔面发射激光器热管理研究进展

激光与光电子学进展 2024年第15期 24-32页

作者：孙家辉田思聪 Ahamed Mansoor 王宇昊潘绍驰徐汉阳佟存柱王立军 Dieter Bimberg 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所Bimberg中德绿色光子学研究中心中国科学院大学中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室柏林工业大学固体物理研究所纳米光学中心

垂直腔面发射激光器（VCSEL）与并行光传输、光互连等领域的数据传输需求相契合，能够应用于单通道和并行光互联网络，是宽带以太网、高速数据通信中关键的光电子器件。而热效应严重限制了VCSEL的带宽等高速调制性能并影响输出的稳定性... 详细信息

垂直腔面发射激光器（VCSEL）与并行光传输、光互连等领域的数据传输需求相契合，能够应用于单通道和并行光互联网络，是宽带以太网、高速数据通信中关键的光电子器件。而热效应严重限制了VCSEL的带宽等高速调制性能并影响输出的稳定性，通过优化电流分布、调整氧化孔径、减薄衬底、使用高热导率的材料、键合热沉等方式有助于VCSEL的热耗散。本文综述了VCSEL热管理等方面的研究进展，这对于提升其高速调制性能至关重要，最后介绍了本课题组最新设计的具有高效散热结构的高速多孔孔径VCSEL。

关键词：高速垂直腔面发射激光器多孔孔径垂直腔面发射激光器热效应调制带宽传输速率