堆芯熔融物在下腔室内冷却模型研究及缓解集热效应的对策

从能最守恒方程出发,选取较为现实的实验公式和经验公式,建立了一个完整的堆芯熔融物在下腔室内冷却的计算模型.为了验证本模型的合理性,以AP600和AP1000反应堆为例进行了计算分析,并将计算结果与文献例题进行了比较.重点分析了堆芯熔融物单位体积释热量以及集热效应对堆芯熔融物冷却的影响.针对集热效应,提出了将压力容器下封头的半球形状改为旋转抛物线形状的对策.结果表明,下封头形状的改变能显著改变堆芯熔融物的热流密度分布,缓解集热效应.     

AP1000 IVR三层熔融池结构评价分析

严重事故时AP1000采取一回路卸压和压力容器外部冷却的熔融物堆内滞留(IVR)措施。本文建立IVR分析模型,用于评价AP1000 IVR时两层和三层熔融池结构的传热行为。计算结果表明,重金属层的形成导致轻金属层变薄、集热效应增强,而且重金属层越厚,轻金属层集热效应越强。     

燃料棒辐照-热-力耦合行为的精细化数值模拟研究

在反应堆运行过程中燃料棒具有复杂的堆内行为,准确可靠的堆内燃料行为预测对于反应堆安全计算、燃料设计需求及燃料性能评估都是所必须的。本研究考虑了UO2芯块与锆合金包壳的相关热效应与辐照效应,并考虑间隙气体热传导、辐射换热、接触热传导的影响;分别编制用户自定义子程序,将燃料棒材料的辐照效应、热效应以及间隙换热等引入商用有限元分析软件ABAQUS,建立了燃料棒辐照-热-力耦合行为的精细化数值模拟方法。     

传热点堆模型及其在反应性事故分析中的应用

为了估算反应性事故中的传热效应,本文把传热集总参数模型与点堆模型耦合起来分析反应性事故。此法与绝热点堆模型相比,所得结果具有较高的精度,但计算量增加不大。     

脉冲离子束轰击靶的热效应数值模拟

分析了脉冲离子轰击靶膜和衬底的热效应,在能量较低的情形下,离子轰击处理为靶膜表面热流输入。采用有限元程序,对能量为600keV、束流为12mA的不同束斑半径的脉冲离子流轰击Cu基Ti靶的热传导进行了数值计算,得到了热传导清晰物理图象。     

~(252)Cf中子源辐照钚部件安全性评估

在分析~(252)Cf中子源辐照钚部件产热机理基础上,应用MC法计算了钚部件裂变热功率以及~(252)Cf源γ射线能量沉积热功率;建立理论模型,计算了钚部件冷却过程中衰变热。相比自发衰变热功率,典型中子源强照射下钚部件的热效应并不严重。利用缓发γ能谱近似模型,计算了拟人体外照射剂量。与国际放射防护委员会(ICRP)建议值相比,典型中子源强照射下操作人员接受的辐射剂量在安全范围内。     

微波非热效应对有机硫化合物结构的影响

为探究微波辐照脱除煤中有机硫的作用机理以及影响程度,通过核磁共振氢谱、红外光谱和激光共聚焦显微拉曼光谱技术,研究了微波非热效应对有机硫模型化合物结构性能的影响。红外光谱测试说明,微波辐照有机硫化合物存在非热效应并影响化学键的键能分布、基团的振动强度和稳定性,但仅限于分子的极化机制,不会破坏分子中原有的化学键也不会生成新的化学键和基团;核磁共振氢谱揭示非热效应影响了模型化合物分子内部的电子云密度分布和磁环境,对含硫化合物产生的双重极化作用既可改变微观的电子或原子极化,也可改变分子固有偶极矩的取向;显微激光拉曼光谱证明非热效应可有效极化含硫键,使之振动强度减弱,从而有助于有机硫的微波辐射脱除。     

NY-1高功率微波辐射源功率密度的简易测量

微波的生物热效应能使蛋白质变性.蛋白质变性所需要的辐照时间取决于入射的功率密度,所以高功率微波功率密度的测量是研究微波生物效应的基础.利用纸水混合介质的介电常数,计算出微波波阻抗,利用介质和空气界面上的反射系数和介质中衰减系数以及蒸发的水的质量,从而求出入射的微波功率密度.     

快堆燃料组件棒束通道内流动和传热现象分析与研究

利用三维计算流体力学软件CFX 12.0对由7根带螺旋状定位绕丝的燃料棒组成的快堆燃料组件典型棒束通道内的流动和传热现象进行了数值模拟。模拟得到不同Re下的压降系数曲线与Nu曲线,并将计算结果与经验公式的计算结果进行了比较,两者符合较好。研究了组件内3类典型子通道的横向流交混效应,分析了3类典型子通道的横向流分布特点,发现角子通道横向流交混强度沿轴向波动较大,而3类子通道的横向流交混强度均存在周期性。研究了中心燃料棒壁面上3个截面的局部换热效应,发现在燃料棒与绕丝接触处传热效果最差,在事故分析时应重点关注。     

核压力容器密封环弹塑性大变形有限元分析

从R.Hill的增量虚功率原理和大变形弹塑性本构方程出发,考虑材料的物理和几何双重非线性及热效应,采用Euler描述法导出了平面及轴对称问题的热弹塑性大变形有限元列式。编制了包括自动生成网格,自动修改边界条件的瞬态热耦合弹塑性大变形有限元分析程序系统ATLEPD。最后用该程序系统模拟了某核容器模型O形环的大变形过程,描述了O形环的应力、应变变化情况,接触比压变化情况,网格变形情况及回弹量等,并且与计算值作了比较二者吻合良好。     

基于冗余技术的强流质子RFQ控制系统设计

中国科学院近代物理研究所研制了一台用于ADS注入器Ⅱ的强流质子RFQ加速器。相对于常规功率源,用于RFQ腔体的功率源的控制精度要求更高、过程更复杂。控制系统需通过精确的水温控制实现频率调谐,水温的控制和监测精度要求为0.1 ℃。同时,为避免腔体因局部温度过高而损毁,控制系统必须实现实时的温度监测和可靠的联锁保护功能。为此,基于EPICS控制架构设计了RFQ控制系统,对关键控制代码的运行平台采用高性能冗余控制器,开发了具有网络冗余功能的IOC驱动程序,实现了水温联锁保护及高频系统控制。RFQ控制系统经现场测试,通信正常、运行稳定,冗余系统的主备切换时间在ms量级,满足RFQ腔体的控制要求。     

53.667 MHz重离子RFQ的不稳定性研究

采用多粒子跟踪程序BEAMPATH对53.667 MHz RFQ进行模拟计算,基于RFQ腔体冷测、机械测量的结果,在考虑其入口束流不稳定性、电压不平整度、高频系统稳定度、加工误差、安装误差等因素的情况下,对RFQ的出口束流品质和不稳定性进行了系统分析。结果表明,在现有的加工、安装水平下,提高RFQ入口束流稳定度和高频系统稳定度对束流在RFQ中的传输十分必要。     

RFQ加速装置同时加速同荷质比正负离子的理论与实验研究

提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的理论,并利用现有的RFQ加速装置进行了实验验证。初步结果表明：采用这一方法可有效提高RFQ加速装置的载束能力。     

分段共振耦合RFQ场调谐方法研究

强流质子加速器需要采用分段共振耦合RFQ作为其低能加速结构,为减少束流损失,RFQ加速器必须达到所要求的场分布。针对共振耦合结构的特殊性,在RFQ传输线模型的理论基础上,在一台RFQ冷模型上进行了场调谐的实验研究,获得了满意的实验结果。同时,也验证了作者用LabView编写的RFQ场调谐程序的正确性。     

高流强RFQ质子加速器研制

在国家“973”计划洁净核能项目的支持下，中国科学院高能物理研究所与中国原子能科学研究院合作，建成了我国首台强流质子加速器。它是1台四翼型结构的射频四极（radio-frequencyqaudrupole，RFQ）加速器，这种先进加速结构可为来自离子源的低能强流束提供周期性强聚焦，并同时在纵向对束流进行聚束和加速。我国建成的这台RFQ加速器束流能量为3.5MeV，脉冲流强达46mA，束流工作比大于7%。本文将介绍这台RFQ加速器的物理设计、研制、调试和出束实验的结果。     

应用于离子注入的RFQ加速器

射频四极场(Radio frequency quodrupole,RFQ)加速器是一种非常适于用作MeV级能量离子注入的加速器.它具有束流强、体积小、使用方便、离子源处在地电位,还可同时加速正、负两种离子等优点.本文介绍了RFQ加速器在国际上的发展状况及其基本原理、北京大学研制的1 MeV RFQ加速器的具体结构、性能以及一种新型RFQ-SFRFQ组合加速器的特点.     

Beam dynamics design and electromagnetic analysis of 3 MeV RFQ for TAC Proton Linac

A beam dynamics design of 352.2 MHz radio-frequency quadrupole(RFQ) of Turkish Accelerator Center(TAC) project which accelerates continuous wave(CW) proton beam with 30 m A current from 50 ke V to3 Me V kinetic energy has been performed in this study. Also, it includes error analysis of the RFQ, in which some fluctuations have been introduced to input beam parameters to see how the output beam parameters are affected, two-dimensional(2-D) and three-dimensional(3-D) electromagnetic structural design of the RFQ to obtain optimum cavity paramaters that agree with the ones of the beam dynamics. The beam dynamics and error analysis of the RFQ have been done by using LIDOS.RFQ. Electromagnetic design parameters have been obtained by using SUPERFISH for 2-D cavity geometry and CST Microwave Studio for 3-D cavity geometry.     

与ADS 相关的强流3.5 MeV RFQ 加速器的束流动力学特性

为了适应我国加速器驱动洁净核能系统(ADS)项目的需要,一台注入能量为75 keV,输出能量为3.5 MeV,频率为352.2 MHz,质子流强为50 mA,四翼型强流RFQ加速器正由国家科技部"973"项目支持,在中科院高能物理所建造当中.本文论述了这台RFQ加速器的动力学设计特性、设计原则和设计结果以及各种参数之间的相互关系和误差特性.     

RFQ1L宽带射频功率信号源的研制及调试

介绍了重原子和核结构研究谱仪SHANS中RFQ冷却聚束器RFQ1L上宽带射频功率信号源的研制过程和调试情况。实验结果表明：该功率信号源达到设计要求,频率在40～1000kHz内连续可调,两路输出反相达到要求,电压幅度在RFQ1L现有工作频率下,满足设备的调试要求。     

Design of an RFQ for direct plasma injection scheme

A high current radio frequency quadrupole (RFQ) is being studied at the Institute of Modern Physics,Chinese Academy of Sciences (IMP,CAS) for the direct plasma injection scheme (DPIS).Because of the strong space charge of beams from laser ion source,the beam dynamics design of the RFQ has been carried out with a new code,which can deal with space charge effectively.The design of the RFQ structure is performed with an electromagnetic simulation code and the determination of parameters of the structure has been done to maximize the shunt impedance when the frequency is kept fixed.The influences of dipole mode effect and flatness on beams were also discussed.