热离子能量转换器扩散工况的电流饱和特性

为阐明热离子能量转换器扩散工况下的饱和电流存在条件及其机理,通过修正电弧工况低温等离子体输运方程的电离项,建立了适用于扩散工况的输运方程,并依据发射离子裕度选择鞘层边界条件。基于牛顿迭代法实现了模型的数值求解,结果表明,采用输运理论获得的伏安特性与实验值符合较好,饱和电流的存在性可根据热发射的中和状态来判定,分析发射极鞘层电子势能分布可阐述其机理;接收极鞘层的电子势能分布随输出电流的增大发生跃变方向的改变,并不影响饱和电流的存在性。     

高还原活性多孔NiO制备工艺的研究

对多孔NiO的制备工艺进行了研究,分别讨论分析了造孔剂类型及浓度、球磨种类及时间、烧结等工艺参数的影响.结合CO还原NiO的实验中反应体系的总压强和CO2浓度的表征,对NiO被CO还原的反应速率和转化率进行讨论,获得了高还原活性多孔NiO颗粒材料的最佳制备工艺,并验证了多孔NiO在93％的高转化率前具有较高的反应速率.     

1600 ℃下Mo合金-W涂层的互扩散行为研究

对W涂层和Mo合金在1600℃下的互扩散行为进行了研究,单晶样品长期(最长5000 h)高温退火后仍然保持单晶形貌,多晶材料W晶界多垂直于Mo表面方向。由线扫描结果:W向Mo基体的扩散深度大于Mo向W涂层的扩散深度。根据电子探针数据使用Den Broeder方法对Mo-W的互扩散系数进行了计算,1600℃时Mo-W的互扩散系数在10-15~10-16 cm2/s量级,且lnD与yW成线性关系,斜率为–1.82。     

钼铼合金在空间核电源中的应用性能研究进展

钼（Mo）中加入铼（Re）可显著改善钼的低温脆性进而提高其加工性能及焊接性能,提高强度的同时仍保持良好的塑性。Re元素含量为14%左右时,Mo-Re合金延伸率接近40%,加工性能最好,而同时存在一定的Re元素固溶强化作用。在1550 K以下温度,Mo-Re合金与UO₂的相容性较好。在1 300 K以下时,Mo-Re合金与UN的相容性较好。在1800 K以下时,Mo-Re合金与碱金属Li、Na、K的相容性均较好。钼铼合金与核燃料及碱金属冷却剂均具有良好的相容性,且Re元素是一种较好的谱移吸收体材料,可有效降低反应堆临界事故风险。钼铼合金是空间核电源中最佳反应堆芯结构材料。本文对钼铼合金的研究状况进行总结,为国内相关空间核反应堆电源系统设计选材和研究提供参考。     

热离子转换器中添加氧的研究

添加并控制电极间隙内氧的含量对提高热离子转换器（TIC）的能量转换效率和功率密度具有关键作用,因此本文针对TIC中氧的不同添加途径及其对转换性能的影响进行系统研究。吸附氧后的电极在吸附Cs后的功函数较单吸附Cs更低,从而提高了TIC的输出功率密度和转换效率。TIC中氧的添加途径主要有两种：一是利用蒸气源添加,即直接将氧或氧化物以气态的形式添加至电极间隙内;二是利用接收极添加,即通过释放接收极上氧化物的氧或活性过渡金属材料内溶解的氧为电极间隙内供氧。对比分析认为,采用活性金属作为接收极能得到性能更优异、可靠性更高、寿命更长的TIC,因此选择或设计一种新型的接收极材料可作为含氧TIC的一个发展方向。     

铯在钨(110)表面吸附行为的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了铯原子在钨(110)表面上的吸附行为。计算结果表明,通过原子数之比定义的最大单层铯原子吸附率为0.4,铯原子的吸附位置随吸附率的增加而变化。铯原子吸附率为0.25时,最可能的吸附位置是长桥,而铯原子吸附率达0.4时,铯原子在钨(110)表面形成完整的单原子层,并呈现-ABA′B′-结构形式。随铯原子吸附率的增加,表面功函数先减小后增大,最终稳定在2.134 eV,其中最小值1.524 eV出现在吸附率为0.25时,该最小值低于纯铯(110)表面的功函数。偶极子模型和分态密度计算结果表明,铯原子向钨基体表面的电子转移机制和铯原子电子能量分布的变化是造成表面功函数降低的原因。     

热离子能量转换器铯电弧工况下电子势能的分布特性

为阐明热离子能量转换器铯电弧工况下电子势能分布的特征,基于动理学方法建立了电极间隙低温弱电离等离子体的输运方程,将等离子体鞘层处理为输运的边界条件。采用牛顿迭代法编制了计算程序,实现了等离子体输运方程与边界条件的自适应解耦求解。研究发现,采用输运理论获得的伏安特性与实验符合较好,随着输出电流密度的增大,发射极鞘层的电子势能跃变产生了由非单调到单调的变化,同时接收极鞘层的电子势能发生跃变方向的改变。