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列车活塞风对寒区铁路隧道温度场的影响

铁道工程学报 2024年第1期41卷 53-59,75页

作者：陶伟明卢春房何川郑波吴剑西南交通大学成都610031 中铁西南科学研究院有限公司成都611731

研究目的:列车通过隧道会产生活塞风,活塞风会将寒区隧道洞外冷空气带入洞内,导致洞内温度场分布发生变化,若对这种影响认识不到位,会导致洞内抗防冻措施不合理造成冻害发生,影响隧道运营安全。鉴于此,采用理论分析和数值模拟等方法,分... 详细信息

研究目的:列车通过隧道会产生活塞风,活塞风会将寒区隧道洞外冷空气带入洞内,导致洞内温度场分布发生变化,若对这种影响认识不到位,会导致洞内抗防冻措施不合理造成冻害发生,影响隧道运营安全。鉴于此,采用理论分析和数值模拟等方法,分析列车活塞风对隧道洞内温度场的影响机制,研究列车活塞风对寒区特长铁路隧道洞内温度场的影响规律,为寒区隧道抗防冻设计提供技术支撑。研究结论:(1)冬季列车通过隧道后,活塞风会引起洞内温度场在短时间内显著变化,列车活塞风对洞内温度场持续影响时间较短,列车通过后,洞内温度场会逐渐恢复,特别是当列车频次较小时,基本可恢复到自然通风条件下状态;(2)行车频次导致洞内纵向负温长度增大或减小率均在1%左右;随着围岩温度的增大,隧道洞内纵向负温长度显著降低,且围岩温度越高,活塞风作用方向对洞内温度场影响越小;(3)考虑活塞风对寒区隧道防寒抗冻影响时,应重点考虑其对两侧水沟抗防冻的影响;由于局部衬砌会出现交替冻融现象,隧道结构设计时,应对衬砌耐久性做一定的考虑;(4)本研究成果可供寒区特长铁路隧道建设参考,特别是单向自然风条件下铁路隧道抗防冻设计。

关键词：铁路隧道列车活塞风自然风纵向温度场防冻设计

HL-3装置上离子回旋波加热对中子产额的影响

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核技术 2024年第5期47卷 1-13页

作者：杨冠铭郝广周卢凌峰董冠岐郝保龙王硕核工业西南物理研究院成都610041

离子回旋射频(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)波加热是托卡马克装置上至关重要的辅助加热方式之一。托卡马克装置中国环流三号(HL-3,原名HL-2M)拟安装加热功率为6 MW的ICRF加热系统。本工作利用TRANSP程序,模拟并研究了ICRF... 详细信息

离子回旋射频(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)波加热是托卡马克装置上至关重要的辅助加热方式之一。托卡马克装置中国环流三号(HL-3,原名HL-2M)拟安装加热功率为6 MW的ICRF加热系统。本工作利用TRANSP程序,模拟并研究了ICRF加热的频率和功率对聚变中子产额以及快离子分布的影响。研究结果表明:ICRF的频率和功率对中子产额有显著影响,固定ICRF频率时,中子产额与加热功率成正比关系,而在固定ICRF加热功率的情况下,中子产额的增加幅度显著依赖ICRF的频率,在研究参数范围内,30 MHz的ICRF对中子产额的增加具有最显著的增强作用。快离子分布的模拟结果显示,在考虑ICRF加热后,中性束和ICRF的协同加热机制能够将快离子加热至最高1 MeV,有效地提高了中子产额。此外,基于中子相机诊断的概念对中子信号进行了仿真。结果表明,中子相机能够有效地测量到由ICRF加热导致的中子产额高低和分布剖面的变化,这为将来优化中子相机诊断系统设计和测量中子空间分布提供了一定的参考。

关键词：离子回旋波聚变中子快离子 HL-3装置

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磁约束核聚变能研究进展、挑战与展望

科学通报 2024年第3期69卷 346-355页

作者：刘永李强陈伟核工业西南物理研究院成都610225

当前,能源安全、环境和气候变化等问题成为21世纪面临的最严峻挑战.核聚变能具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势,是目前认识到的解决人类社会能源与环境问题的根本途径之一[1,2].因此,像核聚变能这样的新能源的研发一直为公众... 详细信息

当前,能源安全、环境和气候变化等问题成为21世纪面临的最严峻挑战.核聚变能具有资源丰富、环境友好、固有安全等突出优势,是目前认识到的解决人类社会能源与环境问题的根本途径之一[1,2].因此,像核聚变能这样的新能源的研发一直为公众和行业所关注.特别是,美国国家点火装置(National Ignition Facility,NIF)在2022年12月的实验中实现了能量增益达到1.53倍.

关键词：国家点火装置核聚变能能源安全能源与环境固有安全能量增益新能源气候变化

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挤压性地层TBM隧道形变压力计算方法研究

铁道工程学报 2024年第7期41卷 63-68页

作者：李志军王明年王志龙于丽姜志毅张霄上官宇文西南交通大学成都610031

研究目的:目前国内外主要围绕挤压性地层条件下双护盾TBM的设备选型与施工技术进行研究,但是针对管片结构设计方面的研究却较少,尤其是针对管片结构所受围岩压力的研究。为了弥补这方面的研究不足,本文结合TBM隧道施工的时空效应,重点... 详细信息

研究目的:目前国内外主要围绕挤压性地层条件下双护盾TBM的设备选型与施工技术进行研究,但是针对管片结构设计方面的研究却较少,尤其是针对管片结构所受围岩压力的研究。为了弥补这方面的研究不足,本文结合TBM隧道施工的时空效应,重点研究双护盾TBM隧道管片在挤压性地层中的形变压力计算方法。研究结论:(1)通过采用遗传蠕变模型,模拟了围岩变形的时序效应,并将其整合到隧道纵向变形曲线中,因此形成了一种考虑时空效应的隧道纵向变形曲线计算方法,通过考虑第一阶段的超前变形量,构建了基于等效开挖洞径的围岩特性曲线公式;(2)利用厚壁圆筒的弹性理论,推导出了管片-豆砾石组合支护的刚度计算公式,同时,建立了临界弹性模量的计算表达式;(3)基于收敛-约束法分析原理,推导出了组合支护力与组合支护位移的公式,进一步形成了管片形变压力的计算方法,最终这一形变压力计算方法的准确性通过实际工程案例得以验证;(4)本研究成果可应用于挤压性地层TBM隧道管片结构的设计。

关键词：挤压性地层管片双护盾TBM 形变压力隧道

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HL-3装置7 MW中性束传输效率研究

核技术 2024年第5期47卷 102-108页

作者：杨宪福魏会领万银祥周博文余珮炫罗怀宇周红霞唐珮钦耿少飞核工业西南物理研究院成都610225

中性束注入加热是磁约束聚变实验中非常有效的辅助加热方法,已建成的5 MW中性束在中国环流三号(HL-3)托卡马克1 MA等离子体电流高约束模式放电中起到了重要的作用。为了实现HL-3装置2.5 MA的H模放电,计划建造3条中性束注入加热系统,总... 详细信息

中性束注入加热是磁约束聚变实验中非常有效的辅助加热方法,已建成的5 MW中性束在中国环流三号(HL-3)托卡马克1 MA等离子体电流高约束模式放电中起到了重要的作用。为了实现HL-3装置2.5 MA的H模放电,计划建造3条中性束注入加热系统,总加热功率达到20 MW。为HL-3设计了7 MW中性束注入器,从中性化效率和束功率沉积两方面研究束传输效率。基于蒙特卡罗方法分析了两种束流参数下中性化器性能,给出了最佳中性化效率所需的气体靶厚,并以功率沉积的方法分析了两种束流的传输性能。结果表明:当中性化送气分别为0.6 Pa·m^(3)·s^(-1)和1.1 Pa·m^(3)·s^(-1)时,束流达到最佳中性化效率;当束散角为1.2°时,两种束流参数得到的中性束功率分别为7.2 MW和6.8 MW,束传输效率分别为0.4和0.35。因此,7 MW中性束离子源参数将优选100 kV/45 A,但注入器仍保留了提供120 keV氘束的能力。

关键词：中性束传输效率中性化效率束散角功率密度

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HL-3装置二号中性束注入束线量热靶研制

核技术 2024年第5期47卷 109-115页

作者：周博文唐珮钦万银祥余珮炫罗怀宇魏会领耿少飞核工业西南物理研究院成都610041

在托克马克装置的中性束注入器中,量热靶是非常重要的水冷部件之一,承担着接收和测量束功率的任务。除此之外,利用内置热电偶阵列的方式,可以实时监测靶板不同位置的温升情况,进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二... 详细信息

在托克马克装置的中性束注入器中,量热靶是非常重要的水冷部件之一,承担着接收和测量束功率的任务。除此之外,利用内置热电偶阵列的方式,可以实时监测靶板不同位置的温升情况,进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二号中性束注入束线上,为量热靶设计了一种利用直线推杆机构实现升降,并采用“W”字型靶板结构实现中性束能量的吸收。此外,利用Ansys Workbench的流体计算模块对量热靶在满功率运行状态下的温度分布做了模拟计算,结果显示:量热靶的设计满足二号中性束注入束线的120 kV/40 A/5 s满功率运行的使用要求。可为量热靶进一步的工程设计提供设计参考。

关键词：中性束注入器量热靶有限元计算

岩洞处置库围岩胶体对Sr^(2+)的吸附性能研究

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核技术 2024年第7期47卷 32-40页

作者：阳刚冷阳春沈统庹先国成都大学成都610106 西南科技大学绵阳621010 成都理工大学成都610059

岩洞处置环境中,围岩作为阻滞放射性核素进入环境的最后一道屏障,其在长期处置过程中产生的围岩胶体增大了核素迁移的风险。本文以围岩胶体和处置库拟处置的Sr^(2+)为研究对象,开展了围岩胶体稳定性及胶体对Sr^(2+)的吸附性能研究。稳... 详细信息

岩洞处置环境中,围岩作为阻滞放射性核素进入环境的最后一道屏障,其在长期处置过程中产生的围岩胶体增大了核素迁移的风险。本文以围岩胶体和处置库拟处置的Sr^(2+)为研究对象,开展了围岩胶体稳定性及胶体对Sr^(2+)的吸附性能研究。稳定性研究表明:pH、温度及岩洞处置库地下水中部分离子均对围岩稳定性有影响,围岩胶体在处置库地下水环境中拥有良好的稳定性能。通过吸附试验,考察了时间、pH、不同离子等因素对吸附的影响,并对其吸附动力学及吸附等温模型进行了分析。结果显示:围岩胶体吸附Sr^(2+)在12 h达到平衡,平衡吸附量为41.79 mg·g^(-1);碱性环境下,吸附量随pH而增大;不同离子均对围岩胶体吸附Sr^(2+)有抑制作用,其阳离子抑制作用大于阴离子。围岩胶体对Sr^(2+)的吸附符合准二级动力学模型及Freundlich吸附等温模型。

关键词：岩洞处置库围岩胶体 Sr^(2+) 吸附

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HL-3装置ECRH天线系统研制

核技术 2024年第5期47卷 159-166页

作者：郑万欣叶际若陈罡宇黄梅核工业西南物理研究院成都610041

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating,ECRH)系统是中国环流三号(HL-3)实验装置的一种重要加热和等离子体电流控制方法,微波通过天线发射器注入等离子体,是ECRH系统的重要组成部分。根据ECRH系统需求,对其天线系统进... 详细信息

电子回旋共振加热(Electron Cyclotron Resonance Heating,ECRH)系统是中国环流三号(HL-3)实验装置的一种重要加热和等离子体电流控制方法,微波通过天线发射器注入等离子体,是ECRH系统的重要组成部分。根据ECRH系统需求,对其天线系统进行了概念设计和光路设计以及具体的天线制作,并进行了测试与安装。HL-3装置ECRH天线系统由三个天线组成,包含一个中平面天线和两个上斜天线,三个天线位于装置弱场侧的同一扇段,可协同完成加热、新经典撕裂模(Neoclassical Tearing Mode,NTM)控制等功能。目前已经完成其中两个天线的设计、制造和测试,另外一个天线完成了发射光路的设计。测试结果表明:中平面天线和上斜一号天线控制精确、快速,达到了装置实验使用的要求。

关键词： HL-3装置天线电子回旋共振加热

pH响应铜掺杂介孔硅纳米催化剂增强肿瘤化疗–化学动力学联合治疗的研究

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无机材料学报 2024年第1期39卷 90-98页

作者：何倩唐婉兰韩秉锟魏佳元吕文轩唐昭敏西南石油大学新能源与材料学院成都610500

化学动力学疗法(CDT)利用肿瘤细胞内源性H_(2)O_(2)与芬顿催化剂反应生成高毒性的羟基自由基(•OH),从而杀死肿瘤细胞,但内源性H_(2)O_(2)不足和纳米粒子转运效率较低导致抗癌效果不理想。本研究制备了一种分散性良好、尺寸较小的铜掺杂... 详细信息

化学动力学疗法(CDT)利用肿瘤细胞内源性H_(2)O_(2)与芬顿催化剂反应生成高毒性的羟基自由基(•OH),从而杀死肿瘤细胞,但内源性H_(2)O_(2)不足和纳米粒子转运效率较低导致抗癌效果不理想。本研究制备了一种分散性良好、尺寸较小的铜掺杂介孔二氧化硅(Cu-MSN),负载化疗药物阿霉素(DOX)和抗坏血酸盐(AA)后,表面经叶酸(FA)和二甲基马来酸酐(DMMA)改性的壳聚糖(FA-CS-DMMA)以及羧甲基壳聚糖(CMC)包裹,得到pH响应型靶向纳米催化剂FA-CS-DMMA/CMC@Cu-MSN@DOX/AA(缩写为FCDC@Cu-MSN@DA)。扫描电镜显示纳米粒子FCDC@Cu-MSN@DA粒径约为100 nm。体外48 h内Cu^(2+)释放量可达80%,药物DOX释放达到57.3%。释放的AA经自氧化后产生H_(2)O_(2),诱导Cu^(2+)发生类芬顿反应,从而增强CDT。细胞实验证明,FCDC@Cu-MSN@DA联合化疗药物表现出优异的抗肿瘤活性,说明该多功能纳米催化剂在癌症治疗中具有潜在应用前景。

关键词：癌症治疗铜离子过氧化氢纳米催化剂化学动力学疗法