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百千瓦级空间核反应堆屏蔽优化研究

原子能科学技术 2024年第3期58卷 672-679页

作者：姜百惠吉宇孙俊刘志宏石磊清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

屏蔽体尺寸和重量对空间核反应堆和核动力航天器性能有着重要影响,因而屏蔽设计优化是空间核动力系统设计的关键。本文以JIMO项目反应堆为对象,在铍-碳化硼-钨-氢化锂分层组合屏蔽方案的基础上,考虑到辐照剂量的径向分布,采用蒙特卡罗... 详细信息

屏蔽体尺寸和重量对空间核反应堆和核动力航天器性能有着重要影响,因而屏蔽设计优化是空间核动力系统设计的关键。本文以JIMO项目反应堆为对象,在铍-碳化硼-钨-氢化锂分层组合屏蔽方案的基础上,考虑到辐照剂量的径向分布,采用蒙特卡罗方法计算了负载处辐照剂量和氢化锂中子剂量,分析了屏蔽设计原理,并提出了分步优化方法以实现屏蔽优化。根据结果分析,调整了铍和碳化硼的厚度比例、钨半径及布置位置,获得了优化的屏蔽方案,在满足屏蔽要求的基础上质量减少了98.41 kg。提出的屏蔽方案及设计流程可为空间核电源屏蔽设计优化提供参考。

关键词：空间核反应堆中子-光子耦合阴影屏蔽质量优化蒙特卡罗方法

高灵敏度内置电容式控制棒棒位传感器静态特性研究

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核动力工程 2024年第1期45卷 194-200页

作者：李彦霖秦本科薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

内置电容式控制棒棒位传感器可应用于控制棒水力驱动系统。针对四螺旋电极电容式控制棒棒位传感器,本文对双电容值方法测量控制棒棒位的静态特性进行了研究。通过开展传感器的原理性实验,建立了传感器的计算模型,并进行了数值模拟结果... 详细信息

内置电容式控制棒棒位传感器可应用于控制棒水力驱动系统。针对四螺旋电极电容式控制棒棒位传感器,本文对双电容值方法测量控制棒棒位的静态特性进行了研究。通过开展传感器的原理性实验,建立了传感器的计算模型,并进行了数值模拟结果的实验验证。假定被测杆整体偏心,利用数值模拟方法建立了两组电容值与控制棒棒位的函数关系式,并对该函数关系式进行了误差分析,分析了该关系式对被测杆不同偏转方向和倾斜状态的适用性。研究结果表明,利用双电容值的棒位测量方法,对控制棒棒位的最大测量误差小于±6 mm,传感器灵敏度在0.05 pF/mm量级,能够满足控制棒棒位的实际测量需求。

关键词：控制棒水力驱动系统控制棒棒位电容式传感器

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矩形窄缝通道内流动沸腾的数值模拟研究

工程热物理学报 2024年第10期45卷 3151-3159页

作者：韩晋玉刘瑶赵陈儒薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

窄缝通道换热技术是一体化小型模块式反应堆发展的关键技术之一。基于窄缝沸腾换热原理的换热器具有结构紧凑和换热能力强等特点。本文采用基于欧拉–欧拉法的两流体模型以及RPI壁面沸腾模型对矩形窄缝通道内流动沸腾进行模拟,本文系统... 详细信息

窄缝通道换热技术是一体化小型模块式反应堆发展的关键技术之一。基于窄缝沸腾换热原理的换热器具有结构紧凑和换热能力强等特点。本文采用基于欧拉–欧拉法的两流体模型以及RPI壁面沸腾模型对矩形窄缝通道内流动沸腾进行模拟,本文系统分析了不同封闭子模型的选择(包括汽泡脱离直径dw和汽化核心密度Nw)对流动沸腾中汽泡参数、传热及流场预测的影响。基于模拟结果下不同封闭模型的选择,提出了适用于矩形窄缝通道内流动沸腾且工况适应范围较广的汽泡参数子模型的优化组合。研究结论可为反应堆换热元件和紧凑式换热器设计计算提供参考依据。

关键词：矩形窄缝通道流动沸腾 CFD 壁面沸腾模型

粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究

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太阳能学报 2024年第9期45卷 458-464页

作者：赵昊邱旭李会马文冠闫姝中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司北京102209

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于... 详细信息

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。

关键词：海上风电场海上风力发电机海上风电结构缩径单桩基础沉桩阻力

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负碳排放技术研究现状及进展

洁净煤技术 2024年

作者：翁小涵韩涛冯玮徐冬国家能源集团新能源技术研究院有限公司

负碳排放技术是一种符合净零目标且旨在减少大气中二氧化碳浓度的创新途径，是我国碳中和技术体系的重要组成部分。负碳排放方案是一个多元复杂的体系，其中，直接空气碳捕集与封存（DACCS）和生物质能耦合碳捕集与封存（BECCS）是两类... 详细信息

负碳排放技术是一种符合净零目标且旨在减少大气中二氧化碳浓度的创新途径，是我国碳中和技术体系的重要组成部分。负碳排放方案是一个多元复杂的体系，其中，直接空气碳捕集与封存（DACCS）和生物质能耦合碳捕集与封存（BECCS）是两类与地质封存紧密结合以实现永久减排的关键技术手段。本文综述了快速发展的DACCS和BECCS技术的最新研究进展与应用情况。在DACCS方面，重点介绍了DAC技术的关键材料及工艺技术研究现状，总结国内外主要在运和规划中的DACCS示范项目，分析了未来DAC技术的研究重点方向和规模化应用的可行性。在BECCS方面，着重分析了各BECCS技术路径的发展现状，探讨了在不同生物质能利用场景下部署BECCS技术的可行性，汇总了国内外主要的BECCS示范项目，并展望了BECCS技术未来的发展方向。

关键词：负碳排放技术直接空气捕集生物质能耦合碳捕集与封存二氧化碳捕集与封存

沁水盆地南部中深部煤层气富集高产控制因素与有利区评价

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天然气地球科学 2024年第10期35卷 1740-1749页

作者：杨延辉李梦溪张辉米忠波彭传利王宁缠玉慧中国石油华北油田分公司北京奥能恒业能源技术有限公司

中深部煤层气具有高含气、高饱和、含游离气的特征，采用新型井震标定和多属性联合构造解释技术，精细认识构造、标定解释层位，准确识别断层和陷落柱。沁水盆地南部西翼安泽区块安13井储量区单位涌水量为4 m3/（m·d）以下，主体在1 m3... 详细信息

中深部煤层气具有高含气、高饱和、含游离气的特征，采用新型井震标定和多属性联合构造解释技术，精细认识构造、标定解释层位，准确识别断层和陷落柱。沁水盆地南部西翼安泽区块安13井储量区单位涌水量为4 m3/（m·d）以下，主体在1 m3/（m·d）以下，水动力条件较弱。评价井取心资料统计结果表明：（1）研究区裂缝比较发育，裂缝发育区每点处各向异性较强，近南北、近东西向的裂缝相对发育，属于走滑断层应力机制，最大水平主应力方向为NNE向，有利于压裂裂缝的延伸。（2）3#煤层孔隙度平均为4.48%～4.5%。在构造形成过程中，背斜部位由于地层抬升，地层压力下降，甲烷通过孔隙和裂隙等通道由构造低部位向高部位运移，煤层水受重力作用，由高处向低处渗流，逐步形成“构造顶部富气贫水，腰部气、水共存，底部富水贫气”的煤层气富集模式，要获得较高产气量，须寻找煤层含气饱和度大于70%，含气量大于14 m3/t的储层有利区。（3）对于有外水补给的储层开放体系，供给边界压力不变，外水补给造成泄流范围内压力降低缓慢；当储层为封闭体系时，储层水体为滞留型；当储层为半封闭体系时，储层水体为弱径流型。（4）沁水盆地南部西翼马必东区块煤层气井深度普遍为800～1 200 m，平均压裂液量为946.5 m3，返排后单相流期采用定产水量、定流压降速生产，单相流流压降幅保持在0.05～0.1 MPa/d之间，单相期平均时间为108 d，累计排水量为560 m3，平均解吸压力为4 MPa，排采曲线呈产水上升型，解吸前出现尖峰，稳产期长。

关键词：中深部煤层富集高产开发单元地质—工程一体化压裂返排

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大型双馈风电机组弹性支承动态特性分析

可再生能源 2024年第8期42卷 1054-1060页

作者：尹尧杰褚景春姜培学国电联合动力技术有限公司北京100039 国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209 清华大学热能工程系北京100084

风电机组正在朝着大型化与智能化方向发展,机组载荷成倍增长,这对机组部件的动力学设计提出了更高要求。文章以风电机组齿轮箱弹性支承为研究对象,首先,采用多体动力学软件建立了风电机组整机动力学模型,并耦合风轮气动载荷计算与风电... 详细信息

风电机组正在朝着大型化与智能化方向发展,机组载荷成倍增长,这对机组部件的动力学设计提出了更高要求。文章以风电机组齿轮箱弹性支承为研究对象,首先,采用多体动力学软件建立了风电机组整机动力学模型,并耦合风轮气动载荷计算与风电机组控制程序;然后,利用搭建的风电机组整机模型计算了均匀风速下齿轮箱弹性支承的动态响应时频特性,对比分析了风切变、塔影效应以及非线性刚度对弹性支承响应的影响规律;最后,结合实际仿真计算了湍流风速工况下风电机组一个弹性支承出现损坏时的动态响应。结果表明,当弹性支承出现损坏仅能匹配50%刚度时,其响应会急剧增大,超过振动标准安全阈值4倍以上,影响风电机组整机安全稳定运行。

关键词：风电机组多体动力学非线性刚度弹性支承动态特性

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算力电力协同创新框架

控制理论与应用 2024年第7期41卷 1181-1186页

作者：杨苹于施洋任峰华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室广东广州510640 国家信息中心大数据发展部北京100045 深圳华工能源技术有限公司广东深圳518000

大规模低成本的算力是国家的核心竞争力,为此,我国正在建设国家级算力网.大规模算力耗费巨大电能,在日趋紧张的能源形势下,为满足不断增长算力的电力供应,本文在我国“西电东送”、“东数西算”工程的基础上,提出构建算力节点与电力节... 详细信息

大规模低成本的算力是国家的核心竞争力,为此,我国正在建设国家级算力网.大规模算力耗费巨大电能,在日趋紧张的能源形势下,为满足不断增长算力的电力供应,本文在我国“西电东送”、“东数西算”工程的基础上,提出构建算力节点与电力节点、算力市场与电力市场、算力网与电力网3个层面的算力电力协同创新基础框架,建立算力电力分层分区融合的协同创新技术框架,为未来算力与电力的双向协同优化调度奠定基础.在此基础上,推演未来算力电力的协同创新应用,通过算力电力的双向协同优化调度,为庞大的算力提供有竞争力的低碳电力,为电力的低碳发展提供高效的算力支持.

关键词：算力电力协同框架

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控制棒水压驱动系统步降过程瞬变流特性分析

清华大学学报（自然科学版） 2024年第10期64卷 1839-1848页

作者：杨林清秦本科薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

控制棒水压驱动系统(CRHDS)是一种新型的内置式控制棒驱动技术,主要应用于如NHR200低温供热堆等一体化堆。CRHDS在工作过程中会产生水击现象,导致驱动系统回路和设备振动,干扰仪表工作,需要通过试验和理论模型研究对瞬变流动过程进行分... 详细信息

控制棒水压驱动系统(CRHDS)是一种新型的内置式控制棒驱动技术,主要应用于如NHR200低温供热堆等一体化堆。CRHDS在工作过程中会产生水击现象,导致驱动系统回路和设备振动,干扰仪表工作,需要通过试验和理论模型研究对瞬变流动过程进行分析。该文完成了CRHDS瞬变流动特性试验,分析了步降过程机理;在此基础上建立了驱动系统步降过程瞬变流模型,发现模型计算结果与试验结果符合度较好。进一步将模型应用于热态变驱动压力工况下,结果表明:步降过程中包含1次水击过程,压力衰减速度较快;随着驱动压力的增大,步降前时间逐渐增大,步降时间逐渐减小,步降平均速度和压力波动幅值逐渐增大。该文研究成果可为CRHDS减振设计和运行监测提供依据。

关键词：控制棒水压驱动系统水压缸步降过程瞬变流动水击