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基于探测器响应机理的碳/碳构件CT图像环状伪影的校正方法

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 929-936页

作者：金珂周星明孙跃文徐林袁生平卢鹉曾天辰航天材料及工艺研究所北京100076 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

在碳/碳复合材料的计算机断层扫描(CT)中,由于探测器单元的响应非线性及不一致性导致重建图像出现严重的环状伪影,干扰图像中缺陷的检出,影响检测系统对被检构件的质量评价。结合碳/碳复合材料组分单一且密度均匀的特点,提出了一种基于... 详细信息

在碳/碳复合材料的计算机断层扫描(CT)中,由于探测器单元的响应非线性及不一致性导致重建图像出现严重的环状伪影,干扰图像中缺陷的检出,影响检测系统对被检构件的质量评价。结合碳/碳复合材料组分单一且密度均匀的特点,提出了一种基于探测器响应机理的CT图像环状伪影的校正方法,利用采集的劣化投影数据做预重建,对重建结果做阈值分割以获得被检测物体的三维模型。结合已知的材料和密度信息,对被检物体进行重投影,得到投影数据的理论值与实测值之间的映射关系,用于探测器响应校正以优化检测图像。与传统低通滤波的环状伪影校正方法相比,该方法考虑了环状伪影的物理成因并充分利用了检测对象的先验信息。研究结果表明,该校正方法在保留图像细节和纹理的同时,能够有效减少环状伪影,提升图像质量,消除伪影对于图形中缺陷识别的干扰,为提升检测系统对碳/碳复合材料构件缺陷的检出能力提供理论依据。

关键词：碳/碳复合材料 CT检测环状伪影探测器响应

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核电系统用无机胶的研究进展

硅酸盐通报 2024年第10期 3865-3877+3885页

作者：李靖威向恒王晨生态环境部核与辐射安全中心清华大学核能与新能源技术研究院

胶黏材料作为核电站关键材料之一，在核电应用中扮演着至关重要的角色。相较于传统的有机胶，无机胶因优异的高温稳定性、耐辐照性、耐候性及低成本效益，在核电领域的应用中显示出独特的优势。本文首先概述了无机胶的组成、结构、分类... 详细信息

胶黏材料作为核电站关键材料之一，在核电应用中扮演着至关重要的角色。相较于传统的有机胶，无机胶因优异的高温稳定性、耐辐照性、耐候性及低成本效益，在核电领域的应用中显示出独特的优势。本文首先概述了无机胶的组成、结构、分类及基本特性，随后详细探讨了磷酸盐无机胶与硅酸盐无机胶的粘接机理、改性策略及性能增强方法。研究表明：通过优化填料、引入交联剂和调整固化剂等方法，可以有效提高无机胶的耐高温性能；而通过调整固化工艺、进行界面优化和引入抗氧化剂等措施，则能显著提升无机胶的耐辐照性。此外，文章还介绍了无机胶应用技术的创新，如预加载技术、固化温度的调控及粘接界面的特殊处理。本文为无机胶在核电系统中的应用提供了新的视角和策略参考，有助于核电领域胶黏技术的发展。

关键词：核电系统无机胶磷酸盐硅酸盐粘接机理材料改性技术创新

燃料电池汽车动力系统及能量管理策略研究进展

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 80-92页

作者：陈家一高帷韬贾璐阴亚楠王诚欧阳鸿武中南大学机电工程学院湖南长沙410083 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 浙江锋源氢能科技有限公司浙江嘉兴314200

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+... 详细信息

动力系统是燃料电池汽车(FCV)的核心,可分为单一式系统与混合动力系统两大类,其中,将燃料电池与辅助电源相结合组成“电-电”混合动力系统,已成为业界主流。本文根据辅助电源类型的不同,提出3类FCV混动系统的构建方案,分别为燃料电池+动力电池方案、燃料电池+超级电容方案、燃料电池+动力电池+超级电容方案,并对各方案的优势和劣势进行比较。同时,本文综述了近年来国内外学者提出的面向FCV的代表性能量管理策略,从理论基础与求解方法的差异出发,将现有燃料电池汽车的能量管理策略分为3类:基于规则定义的策略、基于最优化方法的策略以及基于机器学习的策略,并总结了各类策略在最优性与实时性等方面的优势和劣势。其中,基于规则定义的策略最易实现,在工程应用中最为普遍,但无法实现性能最优;基于最优化方法的策略能够接近甚至达到理论最优,但存在计算量过大、计算耗时过长、实时性差等问题;以强化学习为代表的基于机器学习的策略有望在最优性与实时性之间实现理想的平衡,但目前还存在模型训练耗时长、试错代价高等困难,在实车应用层面还存在一定挑战。基于文献研究与分析,本文提出以下观点:1)以大功率燃料电池为核心的功率混合型系统是FCV混动系统的未来发展方向;2)必须进一步提升智能化程度,根据实际使用场景开发具有个性化的能量管理策略;3)亟需建立关于燃料电池汽车能量管理策略的综合评价体系。

关键词：燃料电池汽车混合动力系统能量管理策略强化学习

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棒束结构气冷换热的湍流模型适用性评价

原子能科学技术 2024年第8期58卷 1732-1741页

作者：刘宇浩孙倩方浚麟叶子申孙俊清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 北京宇航系统工程研究所北京100076

高功率空间核电源采用棒束气冷堆具有质量轻等优势,其紧凑的栅格结构以及流动雷诺数(Re)较低的特点会影响堆芯的流动换热规律,采用CFD开展数值分析时需评价湍流模型的适用性。在气体工质棒束结构流动换热实验的基础上,利用ANSYS Fluent... 详细信息

高功率空间核电源采用棒束气冷堆具有质量轻等优势,其紧凑的栅格结构以及流动雷诺数(Re)较低的特点会影响堆芯的流动换热规律,采用CFD开展数值分析时需评价湍流模型的适用性。在气体工质棒束结构流动换热实验的基础上,利用ANSYS Fluent建立了试验段的数值模型,针对入口Re在688~2 986之间的实验工况,选择4种湍流模型开展了数值模拟,对比了加热棒包壳温度实验测量值与计算值。结果表明,4种湍流模型计算的棒温整体上均低于实验值,其中转捩SST模型结果与实验值最接近,整体平均偏差为-2.0%,较好地反映了横流等特征,可用于Re在2 000左右的棒束气冷堆芯热工水力数值计算。

关键词：气冷堆棒束结构湍流模型低雷诺数流动换热横流

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U(Ⅵ)与乙酰氧肟酸的配位化学

核化学与放射化学 2024年第3期46卷 213-220,I0002页

作者：姚鼎新陈少康杨琪柳倩杨雅婷杨素亮田国新中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

乙酰氧肟酸(又名乙异羟肟酸,AHA)是最有希望应用于水法后处理PUREX流程铀纯化循环的配位剂。本工作用pH电位滴定方法和拉曼光谱滴定方法研究了AHA的电离过程及其与U(Ⅵ)在1.0 mol/L NaClO_(4)介质中的配位化学。酸碱滴定过程中AHA表现... 详细信息

乙酰氧肟酸(又名乙异羟肟酸,AHA)是最有希望应用于水法后处理PUREX流程铀纯化循环的配位剂。本工作用pH电位滴定方法和拉曼光谱滴定方法研究了AHA的电离过程及其与U(Ⅵ)在1.0 mol/L NaClO_(4)介质中的配位化学。酸碱滴定过程中AHA表现为一元酸,其质子化常数为109.24±0.11(误差由HyperQuad软件拟合计算给出),研究pH范围内未观察到AHA的二级电离。但AHA与U(Ⅵ)形成配合物时可脱去第二个质子,在中性和碱性pH范围内与U(Ⅵ)进一步形成五种以前报道未发现的配合物。配合物中AHA既可以是脱一个质子的离子,也可以脱两个质子的形式存在。拟合得到了七种主要配合物的稳定常数,并发现该类配体在中性以及碱性区与U(Ⅵ)的配位反应能够与水解作用竞争并抑制水解。拉曼光谱滴定实验结果表明,随着配合物中配体数量的增加,配合物中U(Ⅵ)的特征拉曼光谱峰向低波数移动。根据配合物稳定常数计算拉曼光谱滴定过程中配合物物种的分布,结果显示:不同于通常的认知,配比相同的AHA与U(Ⅵ)配合物,其配体是否去质子化对U(Ⅵ)拉曼散射光谱的影响难以分辨,但对其强度产生显著影响。

关键词：乙酰氧肟酸 U(Ⅵ) 配位稳定常数拉曼光谱

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变工况下静压氦隔离密封的密封性能分析

化工进展 2024年

作者：郑娆胡鼎国刘志远宋子锋张江腾李双喜北京化工大学机电工程学院清华大学核能与新能源技术研究院

涡轮泵隔离密封系统对液体火箭发动机涡轮泵的安全可靠运行具有至关重要的作用，密封系统的设计必须确保其具备耐高速、长寿命、以及强抗外部激振能力。针对双波纹管氦隔离密封在运转工况下，因转速、压力出现变化导致密封泄漏发生变化... 详细信息

涡轮泵隔离密封系统对液体火箭发动机涡轮泵的安全可靠运行具有至关重要的作用，密封系统的设计必须确保其具备耐高速、长寿命、以及强抗外部激振能力。针对双波纹管氦隔离密封在运转工况下，因转速、压力出现变化导致密封泄漏发生变化而引起的密封失效问题，建立了密封面间气膜仿真分析模型及动静环变形模型，分析了转速及隔离介质压力变化对动态开启特性的影响以及运转工况下密封端面的变形程度，并通过试验测量了密封在不同转速和隔离介质压力下的泄漏量。研究结果表明：双波纹管静压氦隔离密封的开启不依赖转速，泄漏量几乎不随转速发生变化，转速发生变化时仍具有稳定的密封性能；随着隔离介质压力的提高，气膜刚度整体上呈增大的趋势，但在0.5-0.6MPa时存在趋于平稳的趋势，表明隔离密封气膜刚度不会无限制地增大，存在刚度极限；密封能够通过膜压、膜厚与波纹管间的相互协调作用自适应调节静环轴向位置来建立新的平衡；在隔离介质压力变化时，稳压槽内压力与隔离介质压力变化趋势一致，密封能够迅速响应压力的变化。

关键词：涡轮泵静压隔离密封泄漏量压力变化密封性能

锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展

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储能科学与技术 2024年第3期13卷 749-758页

作者：张稚国李华清王莉何向明清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 江苏瀚叶铜铝箔新材料研究院有限公司江苏苏州215234

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和M... 详细信息

塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和MPCC的特性及制备方法有利于高质量MPCC的研发,同时可促进高能量密度、高安全电池的发展,因此本文着重介绍了常用和亟待开发的聚合物的特性,阐明了目前市场生产的高质量PET、PP基复合集流体虽已应用于锂离子电池,但面临着各种挑战,例如PET的溶胀溶解反应,PP与金属层间的低黏结性等,并提出了相应的改进措施。此外,本文总结了聚合物表面沉积金属层的多种方法(磁控溅射、蒸镀、化学沉积和电镀等)的原理、优缺点和设备改良策略、注意事项,以期提高聚合物表面金属层的均匀性、一致性和导电率。最后,为提高MPCC在电池中的应用可行性,明确了MPCC未来研发的重点攻关问题,例如提高金属-聚合物界面黏结性,进一步提高电池安全性和导电率,并阐述了将来的发展趋势:功能化和精细化MPCC在电池中的应用。

关键词：锂离子电池复合集流体塑料基膜金属涂层

核电站孔道式蒸汽发生器热工分析及换热性能研究

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热力发电 2024年第10期53卷 90-96页

作者：汪垠张双铭李莹王强邱超王彤杨海瑞中核能源科技有限公司北京100193 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084

为满足核电站提高蒸汽参数以获得更好的发电效率及经济性的发展需求,提出了一种适用于高温气冷堆超超临界参数下的孔道式蒸汽发生器。介绍了孔道式蒸汽发生器结构的主要特点,分析了该结构在换热性能、运行安全、生产成本等方面的优势。... 详细信息

为满足核电站提高蒸汽参数以获得更好的发电效率及经济性的发展需求,提出了一种适用于高温气冷堆超超临界参数下的孔道式蒸汽发生器。介绍了孔道式蒸汽发生器结构的主要特点,分析了该结构在换热性能、运行安全、生产成本等方面的优势。通过建立理论计算模型,对该蒸汽发生器采用直流逆流换热方式下的轴向、径向、准三维温度分布等参数进行了热工分析及换热性能研究。计算结果表明:该孔道式蒸汽发生器以对流传热及热传导的换热方式为主,温度分布分段明显,换热性能优异,符合相关换热要求。该研究可为核电站蒸汽发生器的设计及研发提供参考。

关键词：蒸汽发生器孔道式结构温度分布传热系数

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椰壳碳@MnO_(2)纳米材料在水系锌离子电池中的应用

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功能材料 2024年第7期55卷 7200-7208页

作者：陈蓉富笑男田伟峰王莉黄小龙白燕枝王瑞张进峰朱研嘉贺浩真河南工业大学理学院郑州450001 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

为解决MnO_(2)材料在水系锌离子电池(ZIBs)中存在的导电性差、材料利用率低等问题,以农业废弃物椰壳为原料,将低成本、来源丰富、绿色可再生的生物质资源引入到电极材料中,通过高温碳化得到导电性优异的椰壳碳,用水热法在椰壳碳表面生长... 详细信息

为解决MnO_(2)材料在水系锌离子电池(ZIBs)中存在的导电性差、材料利用率低等问题,以农业废弃物椰壳为原料,将低成本、来源丰富、绿色可再生的生物质资源引入到电极材料中,通过高温碳化得到导电性优异的椰壳碳,用水热法在椰壳碳表面生长MnO_(2)纳米粒子,获得椰壳碳@MnO_(2)复合纳米材料。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学技术等表征测试手段,分析该复合材料的形貌结构以及电化学性能。结果表明椰壳碳@MnO_(2)在100 mA g^(-1)的电流密度下,经过300次循环,比容量仍高达到344.6 mA h g^(-1),性能远高于商用MnO_(2)材料(64.3 mA h g^(-1));椰壳碳@MnO_(2)优异的导电性,纳米化的结构设计提高了材料利用率,减少了离子扩散路径,带来更快的离子扩散速率,提高了材料的倍率性能,具有良好的应用前景。

关键词：椰壳碳二氧化锰纳米材料水系锌离子电池电化学性能