采用格林函数求解二维管内壁温度导热反问题

核电厂某些管道系统不允许通过开孔安装温度传感器来测量管道内壁温度,需要通过间接无损的方法来获得管道内壁的温度波动。基于格林函数法进行导热反问题分析,利用二维管外壁温度反向推导内壁温度。通过算例验证,并与共轭梯度法进行对比。结果表明,采用格林函数法能够准确地获得管道内壁温度波动;对于采用共轭梯度法难以收敛的厚壁管导热反问题也同样适用,并且由于无需迭代,因此计算效率高很多,更适用于核电厂疲劳监测计算。      

基于表面测温的复杂模型传热边界条件识别

将有限元分析软件求解复杂模型温度场的优势与多元函数优化算法寻优的优势相结合,提出一种基于表面测点反演求解三维复杂模型稳态温度场时所需的传热边界条件的可行性方案,即只需要若干点温度实测值便可实现多个边界条件的同时反演.以某高功率密度柴油机气缸盖底面对流换热系数识别为例,根据本文的方法得到以下计算结果:当温度测量误差小于0.5℃时,计算得到的边界条件值最大相对误差不超过2％.该结果验证了本方法的可行性.     

单位瞬态法在核电厂疲劳监测系统中的应用

核电厂疲劳监测系统中的非稳态导热反演计算是关键步骤,本文提出的单位瞬态法目的就是解决反演计算问题。首先研究了一维瞬态热传导内外壁温度的线性关系,其次建立了单位瞬态热传导有限元模型,然后通过数值计算实现了由内壁温度计算外壁温度或由外壁温度计算内壁问题双向计算过程,最后通过1组试验数据验证单位瞬态法的正确性,为疲劳监测系统的推广应用奠定了基础。     

基于发生函数法的反应堆净化系统多状态可靠性分析

基于发生函数法对反应堆净化系统进行多状态可靠性分析,求取了净化系统的可靠性和其处于不同性能水平的概率,很好地反映了其系统的不同性能水平与系统可靠性之间的关系。同时考虑了共因退化和共因失效的影响。与传统的只考虑部件处于二元状态的系统可靠性分析相比较,该方法更贴合实际,具有很强的实用性。     

用于轻水堆扩散计算的格林函数节块展开法

提出一种用于轻水堆多维扩散计算的新方法─—格林函数节块展开法（ＧＮＥＭ），它是对节块展开法（ＮＥＭ）和节快格林函数方法（ＮＧＦＭ）的改进。参照ＮＥＭ把节块内偏中于通量用高阶多项式展开，利用格林函数求出节块表面偏中子通量与中子流的耦合关系，并用净中子流作为中间变量以简化计算。根据提出的理论编制了二维计算程序ＧＮＥＭ，对ＬＷＲ基准问题的数值计算表明，ＧＮＥＭ的计算精度与ＮＧＦＭ相当，而计算速度较ＮＧＦＭ和ＮＥＭ分别提高了１倍与１／３倍。应用ＧＮＥＭ取代ＰＳＵＩ－ＬＥＯＰＡＲＤ／ＡＤＭＡＲＣ中的扩散程序，对三里岛核电站（ＴＭＩ－１）的第１、第６循环进行了燃耗计算，其计算速度提高了３倍多，且具有更高的精度。     

解析函数展开节块法的数值稳定性分析

解析函数展开节块法是求解六角形几何堆芯中子注量率的常用方法,其核心思想是利用严格满足中子扩散方程的解析基函数,直接把节块内的各群中子注量率近似展开。研究发现,此方法在求解一些特殊问题时,出现计算发散的情况。针对此类问题,提出了两种解决方法：截断近似方法和泰勒展开方法。通过对改造后的VVER440基准题验证表明：这两种方法在保证计算精度的基础上很好地解决了解析函数展开节块法的数值不稳定性问题。     

基于格林函数节块法的物理与热工-水力耦合方法研究

开发了三维物理与热工-水力耦合的PWR堆芯瞬态分析程序NGFMN-K/COBRA-Ⅳ/COBRA-Ⅳ(NCC)。少群时空中子动力学计算采用格林函数节块法程序NGFMN-K,隐式耦合子通道程序COBRA-Ⅳ实现瞬态计算。采用P10H8B功率重构方法给出热组件栅元功率分布,耦合另一个COBRA-Ⅳ程序模块,进行热组件子通道分析得到安全参数。对NEACRP-L-335 C1弹棒基准问题的计算表明,NCC程序的计算结果与参考结果符合很好,说明程序计算正确,可用于评估事故结果。     

基于G(E)函数法的就地NaI谱仪剂量率测量

在核应急监测中常用NaI谱仪实现剂量率的监测和γ放射性核素识别。本研究利用G(E)函数法对一款3″×3″的NaI谱仪进行能谱-剂量直接转换的刻度。利用¹⁵²Eu、¹³³Ba、²⁴¹Am、¹³⁷Cs、⁶⁰Co标准点源获得不同能量下的标准能谱数据,并采用Geant4程序计算其他能量下的能谱数据,实现能谱信息与空气吸收剂量率的转换。结果表明,在一定的剂量率范围内,采用G(E)函数法实现能谱信息与剂量率的转换结果可以接受,满足应急监测要求。     

基于G(E)函数法的NaIγ谱仪能谱-剂量转换研究

利用Geant4求解国控大气辐射环境自动监测站NaI γ谱仪G(E)函数,对NaI γ谱仪进行能量响应修正,实现NaI γ谱仪能谱-剂量直接转换。通过点源刻度实验,获取NaI γ谱仪Geant4物理模型。然后利用Geant4和高斯展宽获取NaI γ谱仪对不同能量γ射线的响应能谱。最后采用最小二乘法求解得到NaI γ谱仪G(E)函数。并通过标准源¹³⁷Cs、⁶⁰Co、²⁴¹Am的实验能谱进行验证,表明利用G(E)函数和谱仪实际能量谱求空气吸收剂量率的方法是可行的。     

基于解析节块法的三维多群六角形几何功率重构研究

解析节块法是将六角形节块内的每群中子注量率利用解析基函数展开,求得展开系数后可直接对六角形节块进行精细功率重构.应用上述理论模型,为堆芯程序HANDF-E编制了精细功率重构模块.利用VVER440基准题和三维4群热堆问题对该模块进行验证,并与多群蒙特卡罗程序MCMG进行比较.计算结果表明,该方法具有较高的计算精度.     

Estimating Fluid Temperature of Pipe Based on Sequential Function Specification Method

The sequential function specification method (SFSM) was used to quickly invert the near-wall fluid temperature and heat transfer coefficient of two-dimensional pipe. The accuracy of the inverse heat conduction problem was verified by numerical experiment. Meanwhile, the influence of measurement noises on inversion results was discussed. The inversion results show that SFSM can accurately obtain the fluid temperature and convective heat transfer coefficient near the inner wall of pipe. When the measurement noises exist, the inversion value fluctuates in the real value and the amplitude slightly increases with the noises. The average relative error of the estimated fluid temperature near the wall is about 1% with or without measurement noises, while the inversion accuracy of the convective heat transfer coefficient is slightly worse, but the average relative error is less than 20%. It means that the inversion program has a certain anti-noise performance.     

基于瞬变流反问题分析的输水管道泄漏检测方法

对基于瞬变流反问题分析(ITA)的管道泄漏检测方法进行了研究.将管道泄漏检测问题转化为优化问题,建立以泄漏位置和泄漏面积为决策变量、以实测压力和计算压力的平方差之和最小为目标函数的优化模型,采用遗传算法(GA)求解,在适应度值的计算过程中,对瞬变流正问题的计算采用一维Vardy-Brown模型.通过模型试验,验证该泄漏检测方法的可行性,并对其主要影响因素进行分析.结果表明,检测结果的准确度受水锤波传播速度的影响较大.     

基于序贯贝叶斯方法的核素识别算法研究

介绍了基于序贯贝叶斯方法的核素识别算法。该方法利用放射性核素半衰期、特征γ射线能量和分支比等信息对核素的存在进行判断。基于序贯贝叶斯法的核素识别算法识别速度快,识别下限低,对于~(137)Cs(0.662 MeV)和~(60)Co(1.173 MeV,1.332 MeV)核素,其最小可识别计数率分别是0.78 s~(-1)、0.96 s~(-1)和0.82 s~(-1),特别适用于极低水平核素的快速识别。     

高温气冷堆用碳毡材料导热系数测量及反问题计算

碳纤维材料已成为核能、航天等领域不可或缺的重要功能材料,在高温气冷堆及其相关实验中需要使用大量碳纤维保温材料。但由于目前测试方法的限制,相关材料物性参数测量数据严重不足,尤其是缺乏高温1000℃以上的热物性参数,致其使用受到限制。为此,清华大学核能与新能源技术研究院研制了模拟高温气冷堆温度、环境氛围的材料测试装置,可提供1600℃以下的材料性能测试。根据该装置一次典型实验过程的测量数据,详细介绍了采用非线性导热反问题方法确定材料温度相关导热系数的完整过程和具体算法。提出了一种依据稳态、非稳态热传导原理求解反问题的简明算法,该方法既可单独使用,也可为其他反问题算法提供良好的迭代初值。实验确定了高温气冷堆用碳毡保温材料在1600℃以下的导热系数,将为高温气冷堆相关实验和其他特高温条件下的应用提供重要参考。     

基于因子函数的α-IHS抽样方法

核电厂概率安全分析中,由于数据源存在不确定性,导致无法进行准确评估,因此需开展不确定性分析。样本在空间分布的均匀特性是不确定性分析的关键因素,不同的样本分布导致不确定分析结果差异较大。传统的拉丁超立方抽样方法在样本空间分布均匀性方面未进行优化,改进分布式超立方抽样(IHS)方法通过保持样本点之间的最优距离来实现空间均匀分布,但其最优距离只能在理想分布下达到最优。为改进IHS设计上的缺陷,提出了基于因子函数的α-IHS方法,利用修正因子α来优化IHS方法中的最优距离。结果表明,该方法较IHS方法具有更均匀的空间分布,提高了抽样效率。     

用遗传算法求解多维导热反问题

将遗传算法引入了导热反问题的研究中．建立了用遗传算法求解多维导热反问题的数学模型：通过数值模拟．对本算法的可行性和有效性进行了验证,并讨论了观测点数目对求解精度的影响．给出了观测点数目的选取方法。结果表明,此法是可行的、有效的,并具有较高的精度：本方法应用的唯一前提是与反问题相应的正问题可解。     

基于格林函数方法的核部件疲劳分析方法研究

格林函数法是一种快速求解热应力的方法。本文阐述了格林函数法的理论,并采用快速傅里叶变换（FFT）的方法加速其中关键积分的计算速度;还对疲劳分析后续流程进行了讨论,包括应力线性化、应力极值点选取、雨流计数法应力配对和环境疲劳修正因子计算。结合核电站典型部件模型对开发的程序和算法与ANSYS结果进行了对比验证,对比结果很好地证明了算法和程序的正确性。     

加速器质谱交替测量方法研究

加速器质谱技术由于其测量精度和灵敏度高等特点使其在多个学科得到广泛的应用。随着加速器质谱技术的改进,加速器质谱系统朝着小型化方向发展。本文在中国原子能科学研究院自主研发设计的端电压为300 kV的小型多核素加速器质谱系统的基础上,根据该设备的特点,研发了一套交替测量系统和交替测量方法,实现了对¹⁴C的准确测量。     

SRAM型FPGA瞬时电离辐射功能错误实验研究

定性分析了SRAM型FPGA瞬时电离辐射功能错误,认为功能错误阈值与敏感配置位数无关。设计了两种敏感配置位数相差悬殊的由查找表和D触发器构成的移位寄存器链,在“强光一号”加速器上开展了FPGA瞬时电离辐射效应实验研究,对比了各功能输出在不同剂量率下的功能错误情况,结果未发现敏感配置位数对功能错误阈值有任何影响,验证了定性分析结论。