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基于长寿期压水堆的新型可燃毒物材料组合研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 35-41页

作者：童吉曲泠怡谢金森徐士坤于涛南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学湖南省数字化反应堆工程技术研究中心湖南衡阳421001 日本东北大学回旋加速器与放射性同位素研究中心日本宫城仙台980-8578

长寿期压水堆采用单一可燃毒物组件的设计不是最优选择。为满足长寿期压水堆中可燃毒物对反应性控制的综合需求,本文针对具有较好中子学性能的新型可燃毒物^(231)Pa_(2)O_(3)、PACS-J、PACS-L、^(167)Er_(2)O_(3)和^(157)Gd_(2)O_(3)进... 详细信息

长寿期压水堆采用单一可燃毒物组件的设计不是最优选择。为满足长寿期压水堆中可燃毒物对反应性控制的综合需求,本文针对具有较好中子学性能的新型可燃毒物^(231)Pa_(2)O_(3)、PACS-J、PACS-L、^(167)Er_(2)O_(3)和^(157)Gd_(2)O_(3)进行组合研究。结果表明,采用“快燃耗”与“慢燃耗”可燃毒物进行组合的组件可以达到更优的结果。其中对于“低富集度”下的燃料组件,可以选用^(231)Pa_(2)O_(3)与PACS-J、PACS-L与^(167)Er_(2)O_(3)的组合方案;对于“高富集度”下的燃料组件,可以选用^(231)Pa_(2)O_(3)与PACS-J、^(157)Gd_(2)O_(3)和^(167)Er_(2)O_(3)的组合方案。因此,本文通过对“快燃耗”与“慢燃耗”可燃毒物组合设计,可实现对长寿期压水堆初始剩余反应性控制、反应性平缓释放及增加燃耗深度的要求。

关键词：新型可燃毒物可燃毒物组合快燃耗慢燃耗

Inconel 718合金辐照损伤研究进展

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稀有金属 2024年第4期48卷 552-563页

作者：杨大伟钱进王鑫中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究所北京102413

Inconel 718合金是一种在核能领域广泛应用的耐高温,耐腐蚀的材料。在反应堆中,燃料组件是其核心部件,而材料的辐照损伤研究是保证燃料组件安全和可靠运行的重要一环。反应堆材料经过辐照后不仅引起材料的微观结构发生变化,而且会导致... 详细信息

Inconel 718合金是一种在核能领域广泛应用的耐高温,耐腐蚀的材料。在反应堆中,燃料组件是其核心部件,而材料的辐照损伤研究是保证燃料组件安全和可靠运行的重要一环。反应堆材料经过辐照后不仅引起材料的微观结构发生变化,而且会导致材料力学性能改变。Inconel718合金是一种典型的镍基合金,具有高强度、耐高温、抗蠕变和抗氧化性能等多重优势,在反应堆材料中被广泛应用。辐照后的Inconel 718合金会产生缺陷,如位错环、空位、间隙原子、气泡、位错线等,引起材料的物理、机械性能变化。从反应堆材料辐照损伤的角度综述Inconel 718合金在离子、质子和中子辐照等方面的研究进展,为开发新的抗辐照合金以及探索不同辐照方式对该合金的影响提供数据支持。

关键词：燃料组件辐照损伤 Inconel 718合金研究进展

考虑永磁体偏置的超磁致伸缩换能器磁能损耗分析

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5409-5419,I0033页

作者：黄博浩赵能桐高兵杨明智杨文虎国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

研究超磁致伸缩材料的损耗特性是掌握换能器热特性与优化设计的关键,当超磁致伸缩棒材工作在永磁体偏置磁场中,内部磁畴状态变化使得材料的损耗特性发生改变,进而对超磁致伸缩换能器(giant magnetostrictive transducer,GMT)的磁能损耗... 详细信息

研究超磁致伸缩材料的损耗特性是掌握换能器热特性与优化设计的关键,当超磁致伸缩棒材工作在永磁体偏置磁场中,内部磁畴状态变化使得材料的损耗特性发生改变,进而对超磁致伸缩换能器(giant magnetostrictive transducer,GMT)的磁能损耗计算产生了较大挑战。因此,提出考虑永磁体偏置的换能器磁能损耗计算方法,首先,基于超磁致伸缩材料磁化和磁畴理论,推导永磁体偏置条件下的超磁致伸缩换能器磁能损耗数学机理模型。然后,利用微元思想,建立考虑永磁体偏置及棒材轴向磁场分布不均匀影响下的换能器磁能损耗计算模型,并通过有限元方法验证了模型的有效性。最后,搭建超磁致伸缩换能器损耗特性测试平台,通过分析不同工况下换能器的磁能损耗特性,验证所提模型的准确性。实验结果表明:提出的考虑永磁体偏置影响下的损耗计算模型,在换能器励磁频率50~1050Hz、磁通密度幅值0.01~0.25T工况下,模型结果与实测数据的平均误差为2.93%,可有效分析超磁致伸缩换能器的磁能损耗。

关键词：超磁致伸缩换能器(GMT) 永磁体偏置磁能损耗模型计算参数辨识

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基于热网络分区等效策略的Si/SiC混合器件耦合热参数辨识方法

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3718-3731页

作者：龙柳肖凡涂春鸣肖标郭祺国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,... 详细信息

由硅(Si)绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并联构成的混合器件可打破单一Si基器件和SiC基器件的局限性,实现损耗和成本间的有效均衡。结温估计对于Si/SiC混合器件的可靠运行至关重要,然而,目前针对热监测的研究往往需满足热稳态平衡和功率损耗可测两大条件,在实际变流器中实用性较低。基于此,该文以零输入响应法为切入点,首先,对Si/SiC混合器件热结构特性进行分析,详细阐述零输入响应法直接应用于混合器件时所带来的高阶热约束条件难以表征的问题;其次,通过对SiIGBT与SiC MOSFET进行热网络分区处理实现模型的降阶,构建出壳温降温曲线时间常数与热参数之间的约束关系,提出了基于热网络分区等效思想的混合器件耦合热参数辨识方法,所提方法简化了功率损耗测量步骤与热平衡态条件,在并联器件耦合热参数辨识研究中具有简单、通用、流程化高的应用优势;最后,通过实验验证了该文所提方法的准确性和有效性。

关键词：耦合热参数辨识 Si/SiC混合器件热网络分区热时间常数热约束

基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3339-3352页

作者：李俊豪涂春鸣王鑫郭祺肖凡国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠... 详细信息

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠性较低。为此,该文首先补充了适用于“网-源-储-车”架构的规则管控策略,并构建了计及经济性与电压不平衡度的多目标管控优化模型;然后,提出一种基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略,采用优化管控为主、规则管控为辅的形式,以实时管控时间阈值为导向,有序切换输出指令,在保证站点能量管控的可靠性与实时性的同时,实现整体运行效果的优化提升;最后,基于刘家沟牵引变电所实测数据对所提策略进行验证,结果表明,该文所提策略在实现新能源就地消纳与再生制动能量高效利用的同时,可改善牵引网电压水平与公共电网电能质量。

关键词：电气化铁路网-源-储-车实时能量管控规则管控优化管控

计及电网侧储能交互作用的MIDC后续换相失败机理分析及抑制策略

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高电压技术 2024年第7期50卷 2820-2832页

作者：尹寒航周小平陈燕东邓凌峰洪乐荣朱仁龙国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082

利用电网侧储能的无功支撑能力有望改善多馈入直流输电(multi-infeed high voltage direct current,MIDC)的电压暂态特性,但是电网侧储能接入后,电力电子装备之间的相互作用会影响MIDC控制特性。在计及电网侧储能与MIDC交互作用基础上,... 详细信息

利用电网侧储能的无功支撑能力有望改善多馈入直流输电(multi-infeed high voltage direct current,MIDC)的电压暂态特性,但是电网侧储能接入后,电力电子装备之间的相互作用会影响MIDC控制特性。在计及电网侧储能与MIDC交互作用基础上,分析了故障持续阶段与故障清除阶段的MIDC后续换相失败机理。研究表明,在故障持续阶段,由于电网侧储能的交互作用,定电流控制切换为定关断角控制时直流电流更大,并且电流偏差控制输出减少使越前触发角下降,造成换相供给面积不足的影响更大;在故障清除阶段,计及直流电流振荡影响,越前触发角下降及大幅波动会导致换相供给面积不足;在MIDC系统处于功率恢复过程中,若电网侧储能无功功率指令置为0,将增大后续换相失败风险。然后,针对电网侧储能以及MIDC控制策略进行改进,提出了计及电网侧储能交互作用的MIDC后续换相失败抑制策略。最后,在多种故障类型下仿真验证了所提控制策略有效性。

关键词：多馈入直流输电系统电网侧储能后续换相失败机理分析抑制策略

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小冲杆技术及其在材料与铅铋脆化效应研究中的应用

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 567-575页

作者：和雅洁陈灵芝阮章顺付晓刚纪琤龙斌中国原子能科学研究院、反应堆工程技术研究所北京102413

第四代反应堆中铅冷快堆是一种非常有发展前景的堆型。在铅冷快堆包壳材料设计时,需要重点考虑包壳材料与高温铅铋的相容性,关注其抗液态金属腐蚀能力,尤其是腐蚀介质与应力耦合时材料性能的变化。小冲杆实验(SPT)是一种使用小尺寸样品... 详细信息

第四代反应堆中铅冷快堆是一种非常有发展前景的堆型。在铅冷快堆包壳材料设计时,需要重点考虑包壳材料与高温铅铋的相容性,关注其抗液态金属腐蚀能力,尤其是腐蚀介质与应力耦合时材料性能的变化。小冲杆实验(SPT)是一种使用小尺寸样品评估材料服役条件下力学性能变化的实验方法,这种方法可以直接在正在使用的材料中提取样品而不损害其完整性,因此小冲杆测试非常适用于所研究材料数量有限或研究在役材料的情况。本文简要介绍了小冲杆测试技术,归纳了小冲杆测试与标准尺寸测试实验的相关性,阐述了使用小冲杆技术进行的关键材料力学性能研究,特别阐述了小冲杆测试在研究结构材料液态金属脆化效应(LME)方面的应用。结果可为小冲杆技术应用于研究材料液态铅铋脆化效应提供技术方法及理论支持。

关键词：小冲杆测试结构材料力学性能液态金属脆化效应

存在旋转圆跳动的轧辊表面的送丝激光熔覆工艺研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1332-1339页

作者：张财宝刘继常曾俊喆湖南大学机械与运载学院湖南省机械装备绿色再制造工程技术研究中心湖南长沙410082

为解决轧辊旋转时产生的圆跳动影响送丝激光熔覆轧辊修复的问题,对轧辊旋转圆跳动对于丝材尖端与轧辊面位置及激光熔覆过程的影响规律进行理论分析,并针对激光功率和光斑直径对存在圆跳动的轧辊激光熔覆修复工艺的影响进行试验研究。研... 详细信息

为解决轧辊旋转时产生的圆跳动影响送丝激光熔覆轧辊修复的问题,对轧辊旋转圆跳动对于丝材尖端与轧辊面位置及激光熔覆过程的影响规律进行理论分析,并针对激光功率和光斑直径对存在圆跳动的轧辊激光熔覆修复工艺的影响进行试验研究。研究结果表明:在熔覆过程中,由于圆跳动的影响,前沿送丝成形的熔覆道高度过低,后沿送丝成形的熔覆道易出现大量毛刺,但中间送丝成形的熔覆道表面形貌相对较好;在小光斑、低功率工艺状况下,中间送丝成形的熔覆道也会出现孔隙以及毛刺,增加激光功率和光斑直径可以减少此现象。在圆跳动误差不大于0.6 mm情况下,当激光功率P为2 400 W、指示红光直径为6.5 mm时,几乎不会出现缺陷。采用小搭接率进行多道搭接试验时,圆跳动会影响第1道熔覆道的实际成形位置,搭接率为40%时成形的熔覆道受影响不明显。

关键词：丝材激光熔覆轧辊修复圆跳动丝材尖端激光光斑直径

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加气滴灌旋流式微纳米气泡发生装置成泡特性及结构优化

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农业工程学报 2024年第14期40卷 33-43页

作者：王剑王夺王秀礼王新坤陈瑞刘正亮江苏大学流体机械工程技术研究中心

加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势，为提高气体在水中的稳定性，该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置，从与内腔相切的进口流道引入气液混合流，利用椭球形内腔迫使液体旋流，并在两端喷孔处螺旋向外喷出，形... 详细信息

加气滴灌在作物提质增产和提高水肥利用效率方面展现出优势，为提高气体在水中的稳定性，该研究设计了旋流式微纳米气泡发生装置，从与内腔相切的进口流道引入气液混合流，利用椭球形内腔迫使液体旋流，并在两端喷孔处螺旋向外喷出，形成剪切作用破碎气泡。通过正交试验、高速摄影和纳米粒度分析技术，研究装置内腔结构（长轴、短轴、进口直径和喷孔直径）对气泡特征（数量、粒径和均匀度）和溶氧量的影响。试验结果表明：1）随着装置运行，60～250μm的大气泡粒径分布不变，10～60μm的小气泡平均粒径在运行2 min内增加20%。装置停止1 min后，100μm以上的大气泡消散，停止3 min后，水中60μm以下的微气泡数量减少约70%，留下直径小于30μm的微纳米气泡悬浮于水中。2）装置各结构中，喷孔直径和短轴对微气泡生成阶段的影响最显著，长轴对停止后水中60μm以上的大气泡平均粒径、均匀度，以及小气泡数量影响最大，进口直径虽在运行时和停止后均对微气泡数量影响最小，但依然达到显著水平（P化分为三个阶段：运行增氧阶段、溶氧衰减阶段、溶氧稳定阶段。溶氧增加与衰减过程受进口直径影响最大，而稳定后的溶氧效果受短轴和长轴影响显著。装置溶氧效果与气泡生成效果呈正相关，且同结构尺寸在气泡生成和溶氧效果上的表现一致。以气泡个数多、粒径小、均匀度和溶氧量高为目标，得到长轴80 mm、短轴45 mm、进口直径12 mm、喷孔直径3 mm为最优参数组合。研究结果可为加气滴灌中新型加气设备的设计与研制提供参考。

关键词：灌溉试验优化微纳米气泡粒径溶解氧