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基于VOF方法的同轴气泡聚并数值模拟研究

原子能科学技术 2025年

作者：郝文杰韩晋玉刘瑶赵陈儒薄涵亮清华大学核能与新能源技术研究院

气液两相流动广泛存在于反应堆堆芯以及蒸汽发生器等设备中。气泡聚并、破碎等气泡动力学行为直接影响相关设备的热工水力性能。群平衡模型（PBM）是多相流系统中处理多组分粒子平衡问题的重要方法。气泡聚并核函数是PBM主要核函数之一... 详细信息

气液两相流动广泛存在于反应堆堆芯以及蒸汽发生器等设备中。气泡聚并、破碎等气泡动力学行为直接影响相关设备的热工水力性能。群平衡模型（PBM）是多相流系统中处理多组分粒子平衡问题的重要方法。气泡聚并核函数是PBM主要核函数之一，用于描述两个或多个气泡在碰撞过程中聚并为一个较大气泡的概率，其准确性直接影响欧拉-欧拉框架下的气泡动力学行为研究及热工水力性能的预测。排液模型是当前应用最为广泛的聚并效率模型，是聚并核函数的重要部分。通过将流体体积法（VOF）与连续表面力模型（CSF）相结合对两同轴气泡聚并过程开展了2D数值模拟，并根据模拟结果定量获得气泡聚并过程的排液时间，通过研究不同黏度下气泡的聚并，定量描述了气泡开始排液的接触时刻，讨论了初始液膜厚度与气泡直径、形变比以及黏度之间的关系，对文献中已有的4个排液时间模型的适用性及准确性进行系统评价。研究结果表明，接触时刻的定义，初始液膜厚度的预测，以及黏性力和惯性力作用的综合考虑和评估对于提高排液时间模型的准确性，扩展其适用范围，进而提高PBM方法的计算准确性有重要的意义。

关键词： VOF方法气泡聚并接触时刻初始液膜厚度排液时间

球床模块式高温气冷堆——依自然定律堆芯不会熔化安全特性研究

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中国科学:技术科学 2025年第03期55卷 462-474页

作者：张作义清华大学核能与新能源技术研究院

在中国山东省石岛湾建设了世界首座球床模块式高温气冷堆示范电站(HTR-PM),机组由两个反应堆模块连接1台蒸汽轮机.核电站于2021年8月获得运行许可证, 2021年12月实现并网发电.基于这个实际建成并网的核电站,通过总结基本安全功能、论证... 详细信息

在中国山东省石岛湾建设了世界首座球床模块式高温气冷堆示范电站(HTR-PM),机组由两个反应堆模块连接1台蒸汽轮机.核电站于2021年8月获得运行许可证, 2021年12月实现并网发电.基于这个实际建成并网的核电站,通过总结基本安全功能、论证逻辑、证据和验证,以及中国核安全监管机构长时间体系性审评,本文从理论和实践两个方面概要阐述石岛湾200 MWe球床模块式高温气冷堆核电站如何实现依自然定律堆芯不会熔化的安全特性.

关键词：核裂变能核安全高温气冷堆球床小型模块堆第四代核能系统

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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 2025年第1期59卷 92-99页

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北京100084

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... 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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球床式高温气冷堆精细化堆芯核素积存量计算方法研究

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原子能科学技术 2025年

作者：曹成昊陈海英王雯毅梁金刚佘顶曹建主清华大学核能与新能源技术研究院生态环境部核与辐射安全中心

球床式高温气冷堆多次通过的燃料管理方式和燃料球随机流动特性，为堆芯核素积存量计算带来挑战。传统基于集总参数的计算方法难以考虑源项计算中各因素的空间分布，也无法体现燃料球间核素积存量差异。本文基于堆芯功率分布和随机抽样... 详细信息

球床式高温气冷堆多次通过的燃料管理方式和燃料球随机流动特性，为堆芯核素积存量计算带来挑战。传统基于集总参数的计算方法难以考虑源项计算中各因素的空间分布，也无法体现燃料球间核素积存量差异。本文基于堆芯功率分布和随机抽样技术，提出一种精细到燃料球的堆芯核素积存量计算方法，即逐球抽样功率历史并进行燃耗计算，获得堆芯核素积存量及其空间分布。以高温气冷堆核电站示范工程为研究对象，本文比较了精细方法与传统方法的差异，并分析燃料球流速分布对堆芯燃耗分布的影响。结果表明，精细方法得到裂变产物总积存量略低于传统方法，堆芯平均燃耗略大，且不均匀流速模型与均匀流速模型相比，轴向燃耗梯度较平均，卸料燃耗分布更集中。本文方法为进一步提高堆芯积存量计算精度提供重要理论基础。

关键词：球床式高温气冷堆堆芯核素积存量堆芯燃耗分布卸料燃耗

氨基羟基脲与Nd(Ⅲ)及Tb(Ⅲ)的配位化学研究

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原子能科学技术 2025年第2期59卷 282-291页

作者：陈少康杨琪张士博杨雅婷周今郝轩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

4-羟基氨基脲(HSC,本文化学式或结构式中以HL表示)可在Purex流程中作为钚的还原剂使用。本文通过吸收光谱滴定法确定HSC与Nd(Ⅲ)在水溶液中可形成金属离子与配体比例为1∶1、1∶2、1∶3的3种配合物Nd(HL)^(3+)、Nd(HL)_(2)^(3+)和Nd(HL)... 详细信息

4-羟基氨基脲(HSC,本文化学式或结构式中以HL表示)可在Purex流程中作为钚的还原剂使用。本文通过吸收光谱滴定法确定HSC与Nd(Ⅲ)在水溶液中可形成金属离子与配体比例为1∶1、1∶2、1∶3的3种配合物Nd(HL)^(3+)、Nd(HL)_(2)^(3+)和Nd(HL)_(3)^(3+),获得了配合物的稳定常数,并通过电位滴定法对中性分子配位模式进行了验证。采用溶剂挥发方法分别制备了配体、质子化配体的高氯酸盐,以及配体与Nd(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)的1∶3配合物(金属离子∶配体)的单晶,并采用X射线衍射单晶结构分析方法测定其结构。在Nd(Ⅲ)和Tb(Ⅲ)配合物晶体中,HSC中性分子的羰基氧原子以及肟基氧原子以螯合的形式与中心金属离子形成五元环配位构型。羰基氧原子和肟基氧原子与中心金属离子配位键键长比较的结果表明,晶体中Nd(HL)_(3)^(3+)配合物HSC分子配位肟基氧原子上的质子未发生解离。通过水溶液中配合物的吸收光谱、[Nd(H_(2)O)_(3)(HL)_(3)]·3ClO_(4)晶体漫反射光谱及其乙腈溶液吸收光谱的比较,结合[Tb(H_(2)O)_(3)(HL)_(3)]·3ClO_(4)晶体及其乙腈溶液的荧光光谱及荧光寿命的测定结果,可推测水溶液中HSC与Nd(Ⅲ)、Tb(Ⅲ)形成的配合物中肟基均不解离质子。

关键词： 4-羟基氨基脲 Nd(Ⅲ) Tb(Ⅲ) 配位化学单晶结构分析荧光寿命测定

纳米CeO_(2)的制备及其在CO_(2)合成聚碳酸酯中的活性

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无机材料学报 2025年第1期40卷 70-76,I0008页

作者：马俊杰杨钰莹高名扬齐冰杰吴玉龙黄雪莉黄河新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室乌鲁木齐830017 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084

CO_(2)和二醇直接聚合制备碳酸酯是一种绿色高效的CO_(2)应用途径,CeO_(2)在该反应体系中表现出良好的催化性能。本研究以NaOH为沉淀剂,采用水热法制备纳米CeO_(2)催化剂,探究了焙烧温度(500、600、700℃)和不同类型表面活性剂(阳离子... 详细信息

CO_(2)和二醇直接聚合制备碳酸酯是一种绿色高效的CO_(2)应用途径,CeO_(2)在该反应体系中表现出良好的催化性能。本研究以NaOH为沉淀剂,采用水热法制备纳米CeO_(2)催化剂,探究了焙烧温度(500、600、700℃)和不同类型表面活性剂(阳离子、阴离子和非离子型)对CeO_(2)结构和性质的影响规律。当焙烧温度为600℃时,CeO_(2)结晶度良好且缺陷位点数量超过其他焙烧温度制得样品。各类表面活性剂(阳离子、阴离子和非离子型)能有效提高CeO_(2)表面氧空位浓度,25℃下的CO_(2)吸收量最高可达0.532mmol/g。基于以上研究,将制备的一系列CeO_(2)催化剂应用于CO_(2)和二醇一步法合成聚碳酸酯的反应中,可有效提高反应体系的转化率和选择性。结果表明,不同焙烧温度和表面活性剂制备的CeO_(2)的催化活性存在显著差异。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,在600℃下焙烧得到的CeO_(2)显示出最高的催化活性和选择性(1,6-己二醇转化率为91.0%,聚(6-羟基己基)碳酸酯选择性为76.6%)。CeO_(2)优异的催化活性以及高产率主要归因于其良好的结构、丰富的缺陷位点和高的CO_(2)吸收能力。

关键词：纳米CeO_(2) 缺陷位点表面活性剂 CO_(2)转化二醇聚碳酸酯

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计及电-热-氢负荷与动态重构的主动配电网优化调度

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太阳能学报 2025年第1期46卷 460-471页

作者：王璐瑶刘卫亮刘长良刘帅王昕康佳垚华北电力大学自动化系保定071003 保定市综合能源系统状态检测与优化调控重点实验室保定071003 国家能源集团新能源技术研究院有限公司北京102209

为提高主动配电网的综合运行品质,提出一种计及电-热-氢负荷与动态重构的主动配电网优化调度方法。首先,建立主动配电网系统数学模型,分析电动汽车、地板辐射供暖/供冷系统、氢储能系统的运行规律与可调潜力;其次,考虑电-热-氢负荷调节... 详细信息

为提高主动配电网的综合运行品质,提出一种计及电-热-氢负荷与动态重构的主动配电网优化调度方法。首先,建立主动配电网系统数学模型,分析电动汽车、地板辐射供暖/供冷系统、氢储能系统的运行规律与可调潜力;其次,考虑电-热-氢负荷调节与网络重构,以各子系统出力与支路开关状态为决策变量,建立以降低运行成本、减小峰谷差、减少污染气体为目标的确定性优化调度模型;然后,采用信息间隙决策理论描述源荷不确定性,建立风险规避型调度模型,在保障一定期望目标的前提下使系统具有良好的鲁棒性;最后,基于IEEE-33节点系统分别对各调度方案进行对比分析,验证所提方法的有效性。

关键词：氢能主动配电网优化调度信息间隙决策理论动态重构可调潜力

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核反应堆内温度测量研究进展与展望

中国测试 2025年

作者：欧阳可琛司明浩邢力冯晓娟张金涛孙艳飞杨星团清华大学核能与新能源技术研究院中国计量科学研究院生态环境部核与辐射安全中心

核反应堆内的温度测量对于反应堆的安全和经济运行具有重要意义。当前堆内测温方式主要为技术较为成熟的热电偶或铂电阻温度计，但这类需要标定温敏关系的次级温度计存在着辐照环境下因材料组分或结构等变化而漂移的问题。随着新技术的... 详细信息

核反应堆内的温度测量对于反应堆的安全和经济运行具有重要意义。当前堆内测温方式主要为技术较为成熟的热电偶或铂电阻温度计，但这类需要标定温敏关系的次级温度计存在着辐照环境下因材料组分或结构等变化而漂移的问题。随着新技术的不断发展，开发受辐照影响更小的次级温度计以及探索新型原级温度计的需求越来越迫切。本文将堆内正在使用或研究的各种测温技术分为以热电偶为代表的次级测温技术和以气体声学温度计为代表的原级测温技术，对各种测温技术的基本原理和研究进展进行了综述，对其优缺点和耐辐照性能进行了阐述，对其发展前景进行了分析展望，为堆内测温技术的进一步研究和应用提供了参考。随着温度单位重新定义的实施，在未来，以噪声温度计、气体声学温度计等为代表的原级测温技术有望在反应堆内温度测量和堆内次级温度计原位校准等方面发挥重要作用。

关键词：核反应堆温度测量原级测温次级测温原位校准

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电磁轴承-转子系统的跳跃现象及机理分析

振动与冲击 2025年第3期44卷 62-70页

作者：彭晓为张晓申孙喆赵雷时振刚东莞职业技术学院智能汽车产教融合创新中心广东东莞523000 西安航空制动科技有限公司西安710000 清华大学核能与新能源技术研究院北京100000

针对电磁轴承-转子系统过临界模态时的跳跃现象,应用多尺度法分析其行为特性,并基于能量平衡关系阐释其发生的物理机理,进而提出抑制跳跃现象的有效措施。研究结果表明:电磁力非线性导致的特定转速范围内的多解共存是跳跃现象的根源;多... 详细信息

针对电磁轴承-转子系统过临界模态时的跳跃现象,应用多尺度法分析其行为特性,并基于能量平衡关系阐释其发生的物理机理,进而提出抑制跳跃现象的有效措施。研究结果表明:电磁力非线性导致的特定转速范围内的多解共存是跳跃现象的根源;多个平衡解分布在低于线性化模型模态频率的转速范围,导致系统在运行中表现出软弹簧特性;在不稳定平衡解附近,能量与振动幅度和相位之间构成正反馈关系,系统在扰动作用下,电磁力与不平衡激励将驱使系统进一步远离平衡解,这是系统发生跳跃现象的根本物理原因;基于机理的参数讨论,合理的转子偏心距与控制器比例增益、微分增益均对跳跃现象有抑制作用。

关键词：电磁轴承跳跃现象多尺度法机理分析

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