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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

源量程中子测量反应堆倍增周期算法研究分析及实现

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核动力工程 2024年第3期45卷 199-205页

作者：朱朝阳常嘉豪王振涛邢桂来李立涛清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

反应堆倍增周期是反应堆控制中重要的监测参数,直接反映反应堆功率水平变化快慢,用于判定反应堆是否处于安全可控状态。反应堆源量程中子测量以脉冲计数率表征中子注量率与功率水平,对应的反应堆倍增周期计算较为复杂。采用数字化技术... 详细信息

反应堆倍增周期是反应堆控制中重要的监测参数,直接反映反应堆功率水平变化快慢,用于判定反应堆是否处于安全可控状态。反应堆源量程中子测量以脉冲计数率表征中子注量率与功率水平,对应的反应堆倍增周期计算较为复杂。采用数字化技术提出一种基于最小误差的多点拟合倍增周期数字化实时算法,通过现场可编程门阵列(FPGA)具体实现该算法并开展功能与性能测试。测试结果表明:对于反应堆保护阈值±30 s内的反应堆倍增周期,采用该算法的FPGA能够输出较准确倍增周期计算结果,作为触发安全保护系统的信号。该反应堆倍增周期算法适用于源量程中子测量系统中堆功率变化的实时监测,以保障启堆阶段的安全可控。

关键词：源量程中子测量反应堆倍增周期现场可编程门阵列(FPGA)

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放射性分析中本底对表观计数效率的影响

核化学与放射化学 2024年第3期46卷 240-245,I0003页

作者：冯孝贵袁建华何千舸王建晨陈靖清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

在放射性分析中,尤其对低活度样品,样品本底的影响是必须要考虑的一个因素。分析实践中,常常涉及计数效率和本底(准确说是确定性本底)的概念,但很少提到表观计数效率和随机性本底。本工作在介绍相关概念的基础上,利用Excel“随机数发生... 详细信息

在放射性分析中,尤其对低活度样品,样品本底的影响是必须要考虑的一个因素。分析实践中,常常涉及计数效率和本底(准确说是确定性本底)的概念,但很少提到表观计数效率和随机性本底。本工作在介绍相关概念的基础上,利用Excel“随机数发生器”研究了本底(包括确定性本底和随机性本底)对表观计数效率的影响规律。本底的影响分为两个方面:一个是因本底扣除不准确而引入的系统误差,它使所有表观计数效率向同一方向偏离计数效率;另一个是本底波动导致的偶然误差,它使表观计数效率在一定范围内随机波动。不管是哪一种误差,本底对表观计数效率的影响均将随着样品活度的降低而增大。对高活度样品,可以不用区分表观计数效率和计数效率这两个概念,但对低活度样品必须区别使用。在有高活度标准源时,不推荐使用通过测量大量低活度样品来获取计数效率的低效方法,宜通过测量活度足够高的标准样品(即本底影响可以忽略的样品)来获取计数效率。

关键词：放射性分析本底随机性本底计数效率表观计数效率

Inconel 617合金在非纯氦气环境中的高温腐蚀行为研究

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原子能科学技术 2024年第1期58卷 189-197页

作者：郑伟何学东银华强杜斌李昊翔马涛蒲洋王尚军清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 中核能源科技有限公司北京100080

Inconel 617合金是高温气冷堆蒸汽发生器的候选材料,在反应堆超高温运行时可能会受到氦气中痕量杂质的腐蚀。为探究合金在高温堆环境中的腐蚀机理,本研究开展了Inconel 617合金在980℃的非纯氦气中的腐蚀实验,对气相以及腐蚀行为进行了... 详细信息

Inconel 617合金是高温气冷堆蒸汽发生器的候选材料,在反应堆超高温运行时可能会受到氦气中痕量杂质的腐蚀。为探究合金在高温堆环境中的腐蚀机理,本研究开展了Inconel 617合金在980℃的非纯氦气中的腐蚀实验,对气相以及腐蚀行为进行了分析。通过化学热力学和动力学计算,阐明了合金脱碳的机理,并建立了碳迁移判定模型和脱碳反应预测模型,与实验数据有良好的一致性。在此基础上,研究了预氧化和温度对脱碳反应的影响。研究结果表明,即使杂质含量极低,也会诱发相关的腐蚀行为。降低运行温度可以有效避免合金脱碳,但预氧化的抗脱碳效果不理想。因此,极低杂质含量并非高温堆一回路净化目标,应该根据模型预测和实验分析来选择更加合理的杂质控制方案。

关键词：高温合金非纯氦气高温气冷堆腐蚀脱碳

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工业规模核用离心萃取器的水力学和传质性能

化工进展 2024年

作者：段五华孙涛祥郑强清华大学核能与新能源技术研究院

离心萃取器是一种依靠离心力实现两相混合液分相的高效溶剂萃取设备，用于核燃料后处理具有许多优点，被公认是核用萃取设备的发展方向。为实现离心萃取器应用于我国将来核燃料后处理大厂，已研制出转筒直径为150mm且当转速为3000r/min... 详细信息

离心萃取器是一种依靠离心力实现两相混合液分相的高效溶剂萃取设备，用于核燃料后处理具有许多优点，被公认是核用萃取设备的发展方向。为实现离心萃取器应用于我国将来核燃料后处理大厂，已研制出转筒直径为150mm且当转速为3000r/min时分离因数为755的φ150工业规模核用离心萃取器。采用30%TBP/煤油-硝酸溶液萃取体系系统开展了单级和五级串联φ150工业规模核用离心萃取器的水力学和传质性能的实验研究，结果表明，在一定实验条件下，φ150工业规模核用离心萃取器最大处理能力达到1532L/h，且萃取级效率>96%，因此，φ150工业规模核用离心萃取器具有良好的水力学性能和传质性能.同时，其级存留体积为6.33-6.53L。所有这些表明，φ150工业规模核用离心萃取器基本满足核燃料后处理厂对萃取设备的要求，将有良好的应用前景。

关键词：离心萃取器核燃料后处理水力学性能传质性能

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双光子光刻中感光材料的回顾与挑战（特邀）

中国激光 2024年第12期 262-285页

作者：董芸何向明徐宏清华大学核能与新能源技术研究院

双光子光刻是一种自上而下的微纳制造技术，具有超越衍射极限的空间分辨率，并且可通过激光直写构建三维立体结构，在微电子器件、微纳光学、生物医药、超材料等领域中都有着难以取代的应用价值。随着应用场景的扩展，双光子光刻胶的发... 详细信息

双光子光刻是一种自上而下的微纳制造技术，具有超越衍射极限的空间分辨率，并且可通过激光直写构建三维立体结构，在微电子器件、微纳光学、生物医药、超材料等领域中都有着难以取代的应用价值。随着应用场景的扩展，双光子光刻胶的发展亟须从聚合物材料扩展到无机、金属等多元材料体系。然而，如何利用引发剂的双光子吸收效应实现新材料的高效光致溶解性变化，以及如何开发新型光刻材料体系以实现更高的空间分辨率、刻写速率，仍是双光子光刻材料领域所面临的挑战。将从双光子感光材料的角度，回顾自由基型、阳离子型等双光子引发剂的分子设计和光敏特性，以及聚合物光刻胶和无机-有机复合光刻胶构建三维结构的策略和材料特点。通过对双光子感光材料中的材料体系、反应机理和引发剂体系的综述，以期为未来双光子光刻材料的选择和设计提供参考。

关键词：双光子光刻微纳制造三维微结构光刻胶光敏剂无机-有机杂化材料

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基于滑速比的空泡份额预测模型综述与评价

原子能科学技术 2024年

作者：何雯韩晋玉赵陈儒李彦霖薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院

空泡份额是气液两相流中的一个重要参数，与流场的流型、压降、换热等都有密切联系。空泡份额的预测方法很多，其中基于滑速比的预测方法应用最为广泛。然而，实验上很难准确获得滑速比的变化规律，相关的理论研究也较缺乏，使得预测模... 详细信息

空泡份额是气液两相流中的一个重要参数，与流场的流型、压降、换热等都有密切联系。空泡份额的预测方法很多，其中基于滑速比的预测方法应用最为广泛。然而，实验上很难准确获得滑速比的变化规律，相关的理论研究也较缺乏，使得预测模型间的准确度相差较大。因此，有必要结合多项指标对现有的滑速比模型开展综合评价。基于此，本文整理了8个滑速比模型，收集了380组空气-水的两相流实验数据，采用误差分析法和灰色关联法对这些滑速比模型的整体性能进行综合评价，评价指标包括平均绝对误差、均方根误差、误差频率分布和灰色关联度。结果表明，对于空气-水气液两相流，在空泡份额的全范围（0<α<1）内，Chisholm公式的整体性能最好。受流型的影响，不同空泡份额范围内各公式的性能存在差异，低空泡份额范围（0<α<0.3）内现有公式的准确度均较低，不推荐基于滑速比模型去预测空泡份额，而在中等空泡份额范围（0.3<α<0.7）内Lockhart&Martinelli公式的整体性能更好，高空泡份额范围（0.7<α<1）内Chisholm公式的整体性能更好。

关键词：空泡份额滑速比灰色关联度误差分析流型

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单液滴形成液膜过程研究

原子能科学技术 2024年

作者：刘展位薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院

液滴碰壁形成液膜的过程在能源、航天、化工等领域都很常见，其中核能领域的汽水分离设备中有广泛的液滴壁面形成液膜的现象，但目前对液膜的研究相对较少，且缺少对于液滴碰壁形成液膜的机理研究。本文提出一种根据欧拉壁面液膜模型来... 详细信息

液滴碰壁形成液膜的过程在能源、航天、化工等领域都很常见，其中核能领域的汽水分离设备中有广泛的液滴壁面形成液膜的现象，但目前对液膜的研究相对较少，且缺少对于液滴碰壁形成液膜的机理研究。本文提出一种根据欧拉壁面液膜模型来计算液滴碰壁形成液膜的方法，介绍了液滴形成液膜的计算公式和定义，验证了欧拉壁面液膜模型应用于液膜计算的准确性。最后将方法应用于实际AP1000条件下的液膜计算，分析了不同尺寸的液滴在壁面形成液膜的动态过程，为汽水分离等装置中的壁面液膜计算提供有效的分析工具。研究结果表明，在固定质量流量条件下，随着液滴直径的减小，液膜厚度和液膜速度均会增大。

关键词：液滴欧拉壁面液膜厚度速度

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双光子光刻中感光材料的回顾与挑战

中国激光 2024年

作者：董芸何向明徐宏清华大学核能与新能源技术研究院

双光子光刻是一种自上而下的微纳制造技术，具有超越衍射极限的空间分辨率，并可通过激光直写构建三维立体结构，在微电子器件、微纳光学、生物医药、超材料等领域都有着难以取代的应用价值。随着应用场景的扩展，双光子光刻胶亟需从聚... 详细信息

双光子光刻是一种自上而下的微纳制造技术，具有超越衍射极限的空间分辨率，并可通过激光直写构建三维立体结构，在微电子器件、微纳光学、生物医药、超材料等领域都有着难以取代的应用价值。随着应用场景的扩展，双光子光刻胶亟需从聚合物材料发展到无机、金属等多元材料体系。然而，如何利用引发剂的双光子吸收效应实现新材料的高效光致溶解性变化，同时开发新型光刻材料体系以实现更高的空间分辨率、刻写速率仍是双光子光刻材料领域所面临的挑战。本文将从双光子感光材料的角度，回顾自由基型、阳离子型等双光子引发剂的分子设计和光敏特性，以及聚合物光刻胶和无机-有机复合光刻胶构建三维结构的策略和材料特点。通过对双光子感光材料中的材料体系、反应机理和引发剂体系的综述，以期为未来双光子光刻材料的选择和设计提供借鉴。

关键词：双光子光刻微纳制造三维微结构光刻胶光敏剂无机-有机杂化材料