压水堆燃料组件流致振动关键技术研发及应用

燃料棒包壳磨损是燃料组件设计中最关注的现象,流致振动引起的燃料棒与格架间的微动磨损是造成燃料棒失效的一个重要原因.采用理论分析、数值模拟与程序开发相结合的方式,完成了压水堆燃料组件流致振动及其诱发的微动磨损的分析评价方法与关键技术研发.首先,基于有限元方法建立燃料棒—格架支撑相互作用的振动分析模型,获得了燃料棒的动态特性,并为专用分析程序提供关键输入参数;其次,利用随机振动理论,从经受湍流作用的薄圆柱体振动响应的理论分析出发,针对湍流激励、流弹失稳和漩涡脱落3种流致振动机理,建立了燃料棒振动响应的理论模型,基于振动分析得到的响应和ARCHARD公式,建立了燃料棒的微动磨损分析模型,并开发了专用程序;最后,完成了燃料棒流致振动及微动磨损的工程应用,形成了一套评价压水堆燃料棒流致振动与微动磨损行为的分析方法与分析工具.     

电场与燃烧耦合研究进展

 为了提高能源转换效率、降低燃烧副产物的排放,利用电场增强燃烧、控制燃烧火焰特性已逐渐引起研究人员的注意.本文从竖向、横向(即径向)和单电极式等不同的电场形式对燃烧场的影响展开论述.不同的电场形式下,通过改变电场参数,对电场中不同燃料的燃烧火焰特性变化规律进行研究,以此考查电场与燃烧耦合时的特性.研究表明,利用竖向电场力来平衡浮力可以粗略模拟微重力下燃烧时的扩散火焰,燃烧速率受电场强度影响,4kV时最小;利用横向电场可以改变火焰形状(如高度降低)及颜色,也可以助燃低热值燃料,实现可靠点火和稳定燃烧;对于单极式电场,观察到3种不同类型的振荡火焰.然后,对利用电场降低燃烧副产物的可行性进行了阐述.最后指出,迄今未见对不同电场形式与燃烧火焰特性的系统研究,缺乏相应的基础数据、电场参与下的燃烧反应动力学模型以及完备的燃烧场耦合机制分析.     

四角状纳米ZnO的制备及其场发射性能

利用热蒸发法制备出了新颖的四角状ZnO纳米棒. 研究了四角状纳米ZnO的场发射特性. 场发射测试表明四角状ZnO纳米棒具有较好的场发射特性, 开启电场为2.9 V/μm, 阈值电场为5.4 V/μm. 这一结果表明四角状ZnO纳米棒是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

燃料棒设计关键参数敏感性分析

在新燃料设计中,为更好保证燃料棒完整性,提出燃料棒设计准则中影响燃料棒内压和燃料温度的关键参数和分析模型。以田湾核电站5、6号机组长燃料循环堆芯燃料管理为背景,采用自主研发的燃料性能分析程序FUPAC,模拟稳态和Ⅱ类瞬态工况下燃料棒热-力学行为,分析模型及制造参数对设计准则验证过程的影响。完善了棒状燃料元件内压及温度设计验证过程的评价分析方法。     

棒/球-板长间隙的电场分布特征与操作冲击放电电压预测

空气间隙的电场分布是决定其绝缘强度的重要因素,建立电场分布特征与放电电压的关联性是实现绝缘计算的关键.该文针对棒-板和球-板长间隙,提出一种空间电场分布表征方法,对电场有限元仿真结果进行后处理,从极间路径和锥形场域中提取66个特征量.建立基于最小二乘支持向量机的预测模型,以电场分布特征集和放电电压作为输入和输出参数,通过改进灰狼算法对模型进行参数优化,利用最大信息系数法进行特征降维.采用该模型对棒/球-板长间隙进行标准操作冲击放电电压预测,算例结果表明,测试样本预测值与试验值较为吻合,最大相对误差为8.3%,平均绝对百分比误差为3.2%.研究结果可为实现空气间隙绝缘计算提供参考.     

金属双纳米棒表面等离子体耦合共振特性研究

本文利用离散偶极子近似法,研究金纳米棒双体结构之间的表面等离子体耦合共振特性,发现当金属双纳米棒之间的排列方式和间距改变时,其表面等离子体共振消光峰发生红移或者蓝移,适当间距的金纳米棒双体结构可以产生更强的局域表面增强电场. 本文对于金纳米棒双体结构的计算结果对于金纳米棒在生物传感方面应用具有一定的参考价值.     

基于COMSOL软件的稀土电解过程数值模拟

利用硫酸铜电解工艺冷模稀土熔盐电解工艺过程,实验测定了电解过程的电场分布;并用COMSOL软件电场模型模拟该工艺的电场分布;同时将实验和模拟所得到的结果进行对比,发现模拟结果与实验相符,证明该软件能很好地模拟实际电解过程。应用该电场模型对稀土电解槽内电场进行模拟,发现模拟结果与电解槽实际运行工况测试结果相符;进而为稀土电解过程中运用COMSOL软件进行数值模拟,提供了正确性依据,为稀土电解槽的优化与改进提供理论参考。     

铅冷快堆燃料棒芯块热裂纹机理与数值模拟

核反应堆工作时,燃料棒内的温度最高,导致燃料棒芯块产生很大的热应力与应变,因而燃料棒芯块经常发生径向开裂破坏（龟裂）。本文采用数值模拟方法分析了燃料棒芯块开裂的力学机理,在Abaqus软件中用Python语言进行了二次开发,估算了燃料棒芯块的径向开裂情况。发现燃料棒产热功率越大、芯块直径越大,芯块越容易发生径向开裂,开裂块数随着产热功率增加而增加。当芯块直径为7.8毫米时,芯块产热功率为100MW/m3时不会发生开裂。当产热率分别为200MW/m3、300MW/m3、400MW/m3时,最小开裂块数分别为3块、4块和6块,与工程实际中观察到的燃料芯块裂纹形状与开裂块数基本一致。     

NHR-200燃料组件定位格架水力学模拟实验研究

为了掌握２００ＭＷ核供热堆定位格架对燃料组件阻力系数的影响,采用１１的实验本体,模拟条件为几何形状,雷诺数相同,在ＨＲＨＴＬ－２００水力实验回路上完成本实验研究。描述了实验本体的设计及制作方法,研究了燃料组件进口节流孔板在开孔直径分别为７０ｍｍ,９０ｍｍ和１１０ｍｍ条件下,燃料组件及模拟定位格架的流动阻力特性。分析了定位格架对燃料组件阻力系数的影响。实验还研究了有、无定位格架时棒束机械振动对燃料组件阻力系数的影响。实验结果表明棒束机械振动对燃料组件阻力系数的影响可以忽略。研究结果可直接用于２００ＭＷ核供热堆的热工水力学设计。     

均匀带电正方形线圈的空间电场分布

利用教材中一个常见例题的结论,将带电正方形线圈视为四段带电直棒,采取分段计算然后利用场的叠加原理,导出带电正方形线圈空间电场分布的普遍表达式,并讨论线圈平面上的电场分布情况。     

NHR-200 含钆可燃毒物棒性能分析

介绍了２００ＭＷ核供热堆（ＮＨＲ－２００）采用含钆可燃毒物燃料棒作为中子吸收体的设计考虑，并根据ＮＨＲ－２００燃料组件的设计参数，采用压水堆核电厂燃料元件稳态分析程序ＦＲＡＰＣＯＮ－２，并考虑到含钆芯块物性变化，对原有ＭＡＴＰＲＯ数据库中相应物性作了修改，按不同含钆量对可燃毒物棒进行稳态工况的性能分析比较。分析结果表明，ＮＨＲ－２００含钆可燃毒物棒能很好地满足堆芯设计的要求，并且有较大的安全裕度。     

控制黑棒和灰棒对AP1000反应堆Keff值影响的M-C模拟

采用正在三门建造的AP1000核电厂堆芯参数,使用MCNP5程序建立AP1000堆芯数学模型。考虑了燃料棒、黑棒与灰棒7种不同排布方式,分3种情况通过调节黑棒和灰棒在堆芯中的深度来研究有效增值因数Keff值的变化情况。模拟结果表明:随着黑棒和灰棒在反应堆堆芯中的插入,Keff值在1.44—1.22之间变化。为了验证其合理性,并用1 000×10-6(ppm)的硼酸溶液进行了化学补偿模拟试验,计算得Keff值在1.17—1.07之间,基本能够满足降低过剩反应性的要求。     

基于ANSYS的高压发电机定子槽电场有限元仿真分析

以青海桥电实业总公司实际运行发电机为例,对额定电压为13.8 kV的高压发电机定子线圈槽部电场进行了ANSYS有限元仿真分析;基于电磁场有限元数值分析方法,通过对高压发电机的定子槽建立分析模型,应用ANSYS专业有限元分析软件对其进行了电场分析,得到了定子槽内部的电场强度仿真分布,仿真结果可对高压发电机的防晕和结构优化设计提供理论依据。     

基于无人机巡检平台的劣化绝缘子带电检测技术

绝缘子是输电线路中起到机械支撑及电气连接的重要部件,一旦发生本体劣化,可能导致断串、绝缘失效等严重故障,对电网的稳定运行造成威胁。绝缘子串的空间电场曲线能够反映其绝缘性能,早期大多通过人工登塔操作检测仪器测量得到空间电场值,随着无人机技术的迅猛发展,搭载各类检测仪器的无人机在电力系统的应用越来越广泛。采用高集成度光学元件,设计完成小型化的空间电场传感器,分析了无人机介入对绝缘子原有空间电场的影响。搭建了包括机载端和地面端的无人机巡检平台,配套研制基于A/D转换模块和射频模块的电场信号无线传输装置,实现了无人机巡检平台电场测量信号在机载端与地面端的传输,并进行了复合绝缘子芯棒局部导通的带电检测试验。实验证明基于无人机巡检平台的电场测量系统能够检测出复合绝缘子芯棒导通缺陷。研究结果有利于推进无人机平台在绝缘子检测领域的应用。     

电动汽车能量控制策略研究

电动汽车开发过程中,能量系统的参数匹配是保证车辆整车性能的重要环节,决定其动力与经济性能.在分析整车各种工况基础上,设计能量控制流程,并通过仿真实验验证能量控制策略的可行性.     

经颅磁声电刺激感应电场聚焦度评价方法

经颅磁声电刺激（transcranial magneto-acousto-electrical stimulation,TMAES）通过超声波和静磁场共同作用产生感应电场以调节相应脑区神经元的放电活动,感应电场的聚焦性能是决定调控精度的关键因素.探索了感应电场聚焦度评价方法,包括建立模型、仿真分析、评价指标的选取和电场聚焦度分析.确定了刺激深度、刺激强度、聚焦面积、焦域长度以及电场强度梯度系数作为感应电场的评价指标,用来衡量电场聚焦水平.结果表明TMAES具有良好的刺激深度以及较高的分辨率,通过以上指标可以准确描述感应电场的分布特征,建立的评价方法可以实现对TMAES感应电场聚焦性能的有效评价.     

浅论平行板电场对酒精灯火焰的影响

实验研究了各种极板距离以及电压下平板电场对酒精灯火焰的运动取向特性。结果表明,平板电场放电前,火焰中带电粒子受电场力作用,其偏移随电场增大而趋于明显;放电后,板间形成离子风,诱导周围气流流动,火焰被很大程度拉伸。实验结果为掌握电场对液体燃料扩散火焰的影响规律,用适当的电场来控制燃烧走向提供了有益的参考。     

Modeling, Control Design and Performance Analysis of PHEV Powertrain

Developing Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV) is becoming an active research field of new type electric automobiles for its high fuel economy and low emissions. Due to the complexity of PHEV powertrain, simulation becomes an important method in study of PHEV control strategy. In this paper, a forward-facing simulation software and the models of PHEV powertrain based on MATLAB/Simulink are develooed to study on the PHEV control strategy, The simulation results are also shown in the paper.     

Dynamic Programming Method to Optimize Control Rod Positions in NHR-200

ＤｙｎａｍｉｃＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＭｅｔｈｏｄｔｏＯｐｔｉｍｉｚｅＣｏｎｔｒｏｌＲｏｄＰｏｓｉｔｉｏｎｓｉｎＮＨＲ－２００ＨｕＹｏｎｇｍｉｎｇ（胡永明）；ＸｕＹｕｎｌｉｎ（许云林）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｒＮｕｃｌｅａｒＥｎｅｒｇｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇ...