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某小型模块化反应堆核电站二回路系统变工况特性

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 155-163页

作者：王鑫赵钢曲新鹤王捷王鹏清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084 国核电力规划设计研究院有限公司北京100095

小型核电站具有规模小、投资成本低、功率可调节灵活等特点,用途比较广泛。核电站二回路系统变工况分析对优化核电机组运行模式和提升核电站经济效益具有重要意义。首先,该文针对某小型模块化反应堆核电站二回路系统,使用EBSILON软件搭... 详细信息

小型核电站具有规模小、投资成本低、功率可调节灵活等特点,用途比较广泛。核电站二回路系统变工况分析对优化核电机组运行模式和提升核电站经济效益具有重要意义。首先,该文针对某小型模块化反应堆核电站二回路系统,使用EBSILON软件搭建了系统模型;其次,在完成模型精确性验证后,使用该模型开展了变工况分析;最后,计算了不同功率水平、汽轮机背压、回热加热器切除方式下二回路系统的关键热力性能参数。结果表明:功率水平会对发电效率、热耗率、回热抽汽系数、高/低压缸出力份额等多项参数造成影响;对该影响的定量分析显示,适当降低汽轮机背压有利于提升机组性能,当功率水平为100%热耗率验收工况(turbine heat acceptance,THA)时,若背压设计值下调2.0 kPa,则二回路系统热耗率降低272.338 kJ·(kW·h)^(-1)。此外,回热加热器切除方式会影响二回路系统热力性能,但不同切除方式产生的影响不同。以主给水温度为例,高压回热加热器部分或全部切除将导致主给水温度降低30℃以上,但仅切除低压回热加热器L1基本不影响主给水温度。

关键词：变工况小型核电站回热加热器切除定压运行 EBSILON

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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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基于小冲杆试验技术评估充氢锆合金材料的拉伸性能

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1601-1607页

作者：魏雅璇吕沙沙李正操王鼎渠清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

对Zr-4以及其它2种新型锆合金材料在室温、315℃条件下进行常规拉伸试验,结合计算结果分析了成分差异造成的沉淀相改变,提出了析出强化机制对于锆合金性能提升的重要意义。首次利用小冲杆试验对锆合金原样的力学性能进行测试,该工作确... 详细信息

对Zr-4以及其它2种新型锆合金材料在室温、315℃条件下进行常规拉伸试验,结合计算结果分析了成分差异造成的沉淀相改变,提出了析出强化机制对于锆合金性能提升的重要意义。首次利用小冲杆试验对锆合金原样的力学性能进行测试,该工作确定了常规拉伸试验与小冲杆试验结果之间的经验公式中与锆合金材料本身相关的系数数值,验证了小冲杆试验用于锆合金拉伸性能评估的可行性。利用气相渗氢法在400℃对Zr-4以及其它2种新型锆合金进行充氢处理,并利用小冲杆试验对锆合金充氢试样的力学性能进行测试。结果表明,充氢锆合金在载荷-位移曲线的塑性失稳阶段出现“平台区”特殊现象。对该现象进行探究,用金相分析表征了氢化物的形貌特征并对其含量进行了定量估算,推测氢化物与基体断裂韧性上的差异、氢化物相特殊的长链构型以及强取向性与这一现象有着重要关联。

关键词：锆合金小冲杆试验氢化物力学性能

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塑料膜复合集流体在锂离子电池应用中的挑战与改进措施

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储能科学与技术 2024年

作者：董先锋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江苏瀚叶铜铝箔新材料研究院有限公司

塑料膜复合集流体（PFCC，plastic film composite current collector）是一种具有“金属层+塑料聚合物+金属层”的类三明治结构的新型电池集流体，可以提高锂离子电池（LIB，lithium-ion battery）的能量密度和安全性，因此受到了电池... 详细信息

塑料膜复合集流体（PFCC，plastic film composite current collector）是一种具有“金属层+塑料聚合物+金属层”的类三明治结构的新型电池集流体，可以提高锂离子电池（LIB，lithium-ion battery）的能量密度和安全性，因此受到了电池相关研究者的广泛关注。但PFCC也为锂离子电池的应用带来很多挑战，使其产业化进程缓慢。本文总结了其带来的诸多挑战，例如，聚合物-金属间结合力弱导致在聚合物层电解液浸泡时易脱层、导电性差使其过流能力下降、聚合物层易被腐蚀等，同时对其相关机理展开了详细地阐述：部分聚合物为非极性分子，与金属层间作用力弱；聚合物自身绝缘；PET易被催化解聚及热稳定性差等缺点。针对以上不足，本文系统地归纳了PFCC在锂离子电池应用技术中的发展历程，同时明确了可以通过界面工程、材料调控、加工技术和设备优化等方法、措施对其进行改进，例如：设置焊接质量的实时监控系统，建立多功能界面强化层，设计集流体内外功能性结构等，以期为PFCC的发展奠定理论基础，并推动PFCC在锂离子电池中的应用。

关键词：锂离子电池复合集流体金属涂层塑料基膜界面问题

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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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氢气在颗粒床内流动不稳定性分析

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1156-1161页

作者：吉宇毛晨瑞孙俊郎明刚石磊清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

基于颗粒床反应堆的核热推进技术在深空探测等场景有巨大的优势,氢气在颗粒床内被加热可能会发生流动不稳定现象。理解流动不稳定性发生机理并准确判断不稳定边界对颗粒床反应堆的安全运行有重要的意义。本文对一维颗粒床内的流动过程... 详细信息

基于颗粒床反应堆的核热推进技术在深空探测等场景有巨大的优势,氢气在颗粒床内被加热可能会发生流动不稳定现象。理解流动不稳定性发生机理并准确判断不稳定边界对颗粒床反应堆的安全运行有重要的意义。本文对一维颗粒床内的流动过程进行了理论分析,推导了流动稳定性判据和阻力特性指数表达,并得到了流动稳定性边界。采用计算流体力学的方法对颗粒床内的流动换热过程进行了模拟,依据压降–流量特性曲线同样得到了流动稳定性边界,两者预测在趋势上相似,对颗粒床反应堆核热推进系统的设计提供了重要的参考。

关键词：核热推进颗粒床流动不稳定性理论分析数值模拟

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空气气氛下光催化辅助提铀技术研究进展

核化学与放射化学 2024年第4期46卷 314-324,I0001页

作者：余珊珊王哲陈靖陆跃翔清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

光催化辅助提铀技术是近年来快速发展的一种废水和海水提铀技术,其可以显著提升铀的提取容量和提取速率。然而空气气氛下大部分光催化剂的活性受到抑制,阻碍了光催化辅助提铀技术的实用化进程。基于此,本文探讨了空气气氛下光催化辅助... 详细信息

光催化辅助提铀技术是近年来快速发展的一种废水和海水提铀技术,其可以显著提升铀的提取容量和提取速率。然而空气气氛下大部分光催化剂的活性受到抑制,阻碍了光催化辅助提铀技术的实用化进程。基于此,本文探讨了空气气氛下光催化辅助提铀技术的最新进展,重点分析了空气气氛下光催化辅助提铀的不同机理及产物特性,尤其是无催化剂情况下的光反应与化学反应机理。相较于光催化还原生成铀氧化物的机理,利用光催化过程产生的过氧化氢将铀酰转化为铀的过氧化物的机理,其产物在空气气氛下更稳定,提铀效率更高,具有更好的实际应用前景。结合对光照条件下铀提取反应机制的探讨以及催化剂材料的设计思考,希望能为研究者开发空气气氛下的高效铀提取催化剂和机理研究提供启示。

关键词：铀富集海水提铀空气气氛反应机理光催化剂设计

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医用导管抗菌涂层的研究进展

表面技术 2024年第16期53卷 51-67页

作者：王瑞麟赖长洪何孟泽何金枚刘岚兰王松刘伟强深圳清华大学研究院生物医用材料及植入器械实验室广东深圳518057 清华大学机械工程系北京100084 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

导管相关性感染(CRI)作为目前常见的医院获得性感染之一,导致死亡率和发病率增加,极大影响了医疗质量与患者健康,避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因,通过在医用导... 详细信息

导管相关性感染(CRI)作为目前常见的医院获得性感染之一,导致死亡率和发病率增加,极大影响了医疗质量与患者健康,避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因,通过在医用导管表面设计功能性涂层来限制细菌定植及生物膜形成能有效避免感染。本文从防污改性、杀菌改性及防污-杀菌改性3个方面综述了近年来医用导管表面改性策略。防污改性一般通过将亲水的非离子型聚合物(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮)以及两性离子聚合物制备在材料表面防止细菌及蛋白质黏附。杀菌改性根据机制可分为接触灭杀、释放灭杀和多机制联合灭杀,主要通过将杀菌剂接枝或负载在材料表面来赋予表面杀菌能力。防污-杀菌改性主要通过制备复合材料及聚合物刷、构建自适应表面及亲水聚合物负载杀菌剂等方式使表面同时具备防污及杀菌的能力。最后,在上述综述基础上对医用抗菌导管存在的问题进行了分析和展望,以期为制备应用于临床的高性能医用抗菌导管提供参考。

关键词：导管相关性感染医用导管表面改性抗菌策略多机制抗菌生物膜

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玻璃基中子及γ射线屏蔽材料研究进展

硅酸盐通报 2024年第10期 3824-3833页

作者：宋子锋王晨张勇清华大学核能与新能源技术研究院

玻璃材料具备高化学稳定性和高辐照稳定性，同时还具备高折射率以及高透光性的光学特性，这使玻璃基中子及γ射线屏蔽材料有望成为同时实现辐射屏蔽以及视觉监控的独特材料。本文从中子辐射及γ射线辐射屏蔽机理入手，结合蒙特卡罗法介... 详细信息

玻璃材料具备高化学稳定性和高辐照稳定性，同时还具备高折射率以及高透光性的光学特性，这使玻璃基中子及γ射线屏蔽材料有望成为同时实现辐射屏蔽以及视觉监控的独特材料。本文从中子辐射及γ射线辐射屏蔽机理入手，结合蒙特卡罗法介绍了屏蔽材料设计思路及手段，以及多种玻璃基屏蔽材料研究现状。铅玻璃由于高毒性正逐步被淘汰，而硅酸盐、硼酸盐、硼硅酸盐等无铅玻璃已成为工业市场的主流。通过向玻璃中掺入重金属化合物（如Bi2O3、BaO）和稀土元素（如La、Gd）,可以有效增加质量衰减系数并降低半值层，从而显著提升其屏蔽效果，但是这种掺杂方式可能会对材料的机械性能产生不利影响。此外，本文还比较了玻璃基屏蔽材料与其他类型屏蔽材料的优劣。进一步提升玻璃基屏蔽材料的综合性能，以及开发既环保又智能的新型屏蔽材料，对于推动屏蔽技术的进步与应用具有重大意义。

关键词：屏蔽玻璃中子屏蔽 γ射线屏蔽重金属化合物稀土元素玻璃制备

来源：博看期刊