双探针测量气液界面密度的研究

推广了原有气液两用流局部界面密度双探针方法测量模型，使这一模型不仅可用于球形界面，而且可用于各种长、短轴半径之比的椭圆形扁球体界面型式的气液分散流动。基于改进的测量模型，应用光导纤维双探针技术测量了垂直圆管内气液两相泡状流的界面密度。测量结果与照相方法所测结果符合良好。     

气液并流向下通过筛板孔口的液膜厚度模型

通过孔口的收缩-膨胀增强气液接触是强化气液两相传热传质的重要方式，其中孔口边缘的液膜厚度则是建立气液两相传递过程动力学模型的关键参数。基于孔口流动时的气液相力平衡原理，建立了气液两相并流向下通过孔口的液膜厚度模型，并将模型预测的液膜厚度与管道环状流液膜厚度进行了对比分析，表明了新模型的有效性和广泛适用性。基于新建液膜模型，从流体受力的角度分析了气液流量、液相运动黏度以及孔口直径等参数对液膜厚度的影响。结果表明：随气相流量提高，气液界面速度增大，气液界面剪切力增强，无因次液膜厚度随之减薄；液相流量增大，气相流通面积减小，气相流速增大，尽管气液界面剪切力及气液界面速度均有所增大，但液量的直接增量最终导致无因次液膜厚度增厚；液相运动黏度增加，尽管气液界面剪切作用增强，但气液界面速度减小，液膜厚度增厚；相同流量下，孔口直径增大，气液界面剪切力及气液界面速度均减小，液膜厚度随之增加。     

液相粘性对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响

对液相粘性条件下的旋叶式分离器壁面液膜稳定性进行研究。通过对粘性条件下液膜界面的受力和运动特性的分析,获得旋转流场中的气液界面动力学和运动学边界条件。利用势函数对动量方程和连续方程进行线性化处理,结合边界条件,建立粘性条件下的液膜界面色散方程,获得液膜界面稳定性的判定准则。结合液膜运动规律模型,编写液膜界面稳定性计算分析程序,对粘性条件下界面稳定性进行了分析,获得了液相粘性对旋叶式分离器内部液膜稳定性的影响规律。     

LEVEL SET输运方程的求解方法及其对气-液两相流运动界面数值模拟的影响

用数值模拟方法来研究气-液两相流动与传热现象是当今多相流领域的一个热门课题。由于两相流固有的复杂性,气-液两相流界面迁移现象的数值模拟一直是两相流研究中的一大难点。本文介绍了捕捉气-液两相流相界面运动的水平集方法(Level Set)及其研究进展,介绍了求解Level Set输运方程的3种方法,即一般差分格式、Superbee-TVD格式和Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式。结合主流场的求解,分别用这3种方法对4种典型相界面在5种流场中的迁移特性进行了模拟计算,并对计算结果进行了比较和分析。结果表明,Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式求解LevelSet输运方程的效果最好,在以后的计算中将主要采用这种组合格式来进行气-液相界面输运方程的求解。     

乏燃料后处理萃取过程中的界面污物

在乏燃料后处理萃取工艺工程中，萃取剂和溶剂的辐解以及料液中不溶性固体微粒的存在导致产生界面污物。界面污物严重影响萃取柱的正常操作。文章就有关界面污物的研究状况进行概要评述。目前，普遍认为，在Purex流程萃取过程中，尤其是在一循环中，界面污物的产生与Zr和TBP降解产物HDBP、HzMBP、H3PO4形成的沉淀以及料液中存在的不溶性RuO2、Pd等微粒的表面化学现象有关。沉淀是否产生以及形成的界面污物类型与HDBP／Zr摩尔比和水相条件密切相关。此外，煤油等稀释剂的降解产物也是形成界面污物的一个不可忽略的因素。从萃取设备中排出的界面污物可用Na2CO3或草酸进行处理。在界面污物模拟实验中，需同时考虑Zr与TBP降解产物HDBP、H2MBP、H3PO4形成沉淀和不溶性微粒RuO2、Pd的影响等多种因素。     

储氢薄膜的吸氢动力学研究

研究了储氢薄膜材料在两相区范围内的吸氢动力学,它包括４个力学过程：氢在气／固表面的化学吸附,氢原子的表面渗透,氢原子在氢化物层的扩散和金属／氢化物界面上的氢化物生成。     

棒束通道内环状流气液界面行为及形成机理研究

棒束通道中环状流气液界面行为的研究，能为压水堆的事故处理和沸水堆电厂的正常运行提供数据和理论支撑。本研究针对3×3棒束通道中环状流气液波状界面形式进行记录与分析，绘制详细的环状流流型图，并针对其形成机理进行分析。结果表明：棒束通道中的环状流主要有搅混型、未全润湿、平滑边界型、单一波状流、包状扰动波、带状扰动波和带状扰动波叠加液相丧失7种形式；单一波状流是当气相速度较高、液相速度较低时，气液界面上发生的有固定波峰和波谷、以固定速度向上运动的流动形式，其现象可通过Kelvin-Helmholtz型不稳定性理论来解释；当液相流量升高或气相流量减少时，发生单一波状流界面失稳，界面能量增加，进入到包状扰动波或带状扰动波阶段；当能量超过1.6 kPa²/Hz时，界面能量超过底层液膜束缚能力，产生液相丧失型环状流。     

放射性核素在氧化物、磷酸盐和黏土矿物表面吸附：热力学和微观结构认识

本文主要以放射性核素在氧化物、磷酸盐和黏土矿物表面上吸附研究为例,概括了放射性核素在固液界面上吸附行为研究的系统方法。主要分为以下7个步骤进行介绍:(1)吸附剂结构、形貌、拓扑性质的表征;(2)吸附剂表面电荷性质表征;(3)表面质子化和去质子化反应的平衡常数;(4)pH、离子强度、吸附质浓度和天然有机质等对放射性核素在固液界面吸附影响;(5)放射性核素在固液界面上的微观形态和空间结构等信息;(6)利用表面配位模型探讨放射性核素在固液界面的吸附机理;(7)采用先进光谱表征技术和量子计算技术对所得吸附机理进行分子或原子水平上的论证。     

伽马射线辐照技术制备石墨烯基功能材料的研究进展

综述了近年来利用伽马射线辐照技术在石墨烯及其衍生物的修饰改性、结构设计及功能应用等方面的研究进展,重点介绍了在液相体系和固相体系中,利用伽马射线辐照诱发的不同化学效应制备石墨烯及功能材料的研究工作,并展望了伽马射线辐照技术在石墨烯基材料研究与应用的发展前景。     

聚合物离子径迹化学蚀刻过程的数值分析

介绍了聚合物材料离子径迹化学蚀刻过程的电导监测技术及相应的数据分析方法,针对理论假设与实际蚀刻过程不符的情况,详细考虑了径迹穿孔时间分布、孔形以及微孔中蚀刻液电导率随蚀刻时间变化等因素,建立了相应的径迹蚀刻模型,并通过数值计算研究了各种因素对径迹蚀刻过程中电导测量结果的影响,获得了有关离子径迹微观结构、微孔中蚀刻液电导率随孔径的变化以及径迹蚀刻速率比对孔形影响的信息.     

竖直圆管内泡状流界面参数分布特性

采用双头光纤探针对内径为50 mm竖直圆管内空气-水两相泡状流界面参数径向分布特性进行了实验研究。气液两相表观速度变化范围分别为0.004～0.05 m/s和0.071～0.283 m/s。结果表明,竖直管内向上泡状流局部界面面积浓度（IAC）、空泡份额及气泡频率径向分布相类似,即气相流速较低时管道中间很大范围内以上3个局部界面参数几乎恒定,近壁区迅速下降到较低值;随气相流速的增加,局部界面参数在管道中心出现峰值。本实验中气泡聚合与破碎现象较少发生,索特平均直径沿径向近似均匀分布,且随气液两相流速变化很小。通过气泡横向受力解释了局部界面参数分布的影响机理。     

辐射环境中的界面化学反应

辐射环境中的界面化学反应是指在辐照条件下,水的辐解产物在固液非均相体系中的反应过程,以及固体材料本身发生的物理化学变化。围绕这一类界面反应进行综述,以水的重要辐解产物H2O2为例,其在固液体系中可能发生氧化溶解(腐蚀)、催化分解及溶液中的Haber-Weiss反应或类芬顿反应中的一种或几种,详细讨论了在不同体系中的反应动力学、热力学参数、反应机理和影响因素等。     

X射线在重金属-硅界面的剂量增强系数的计算

当X射线射入不同材料组成的界面时，在低Z材料的一侧将产生剂量增强。介绍了界面剂量增强效应的基本原理，并用MCNP Monte-Carlo程序计算了钨－硅、钽－硅界面的剂量增强系数。     

金属铱多孔材料过滤性能分析

金属多孔材料因其良好的过滤和理化性能，在气-固分离方面得到广泛的应用。采用氦质谱检漏仪、扫描电子显微镜及比表面积测试仪等对金属铱多孔材料的孔隙率、微观结构、孔隙特征及孔隙分布等方面进行了研究。研究表明，该金属铱多孔材料由粉体颗粒和孔隙组成，其内部孔隙相互连通构成复杂的三维结构；孔隙率约为16.93%，有98.7%的孔隙孔径为0.002~0.05 μm，1.3%的孔径为0.05~0.46 μm；根据多孔材料微过滤理论及气体中微粒捕集理论（不考虑多孔材料厚度），该金属铱多孔材料对粒径不小于0.46 μm粉体颗粒过滤效率达100%，且不受气体流速的影响；对粒径小于0.46 μm的粉体颗粒，当气体流速不大于5.28 m/s时，过滤效率同样达100%，而当气体流速大于5.28 m/s时，则会有部分粉体颗粒通过。多孔材料微过滤理论及气体中微粒捕集理论可为多孔材料过滤性能评价提供参考，该金属铱多孔材料也可用于放射性同位素材料的气-固分离。     

基于仿生多巴胺化学制备铀的吸附材料

铀的高效富集和分离对于核能可持续发展具有重要意义。吸附法作为一类重要的分离方法，吸附材料在其中扮演着关键角色。本文综述了近年来基于仿生多巴胺化学制备铀吸附材料的研究进展。第一部分首先介绍多巴胺化学的基本原理，着重讨论多巴胺的自聚合机理、聚集体结构及其聚合过程的控制因素；第二部分列举利用多巴胺化学表面改性制备不同类型的复合吸附材料，包括碳基纳米材料、多孔硅基材料、无机黏土矿物、金属或共价有机框架化合物、纳米高分子纤维等，探讨针对不同材料体系的多巴胺改性方法，以及对吸附材料组成、结构的影响；第三部分集中介绍多巴胺改性材料对铀的吸附性能研究，按照材料功能基团的差异，分为本征多巴胺涂层、多巴胺-无机复合涂层、多巴胺-高分子复合涂层三个方面，阐述各类材料对铀的吸附行为和机理。本文最后总结了多巴胺化学在吸附材料制备方面尚存在的挑战，并展望了本领域的发展前景。     

基于EGSnrc MP模拟计算X射线在重金属和硅界面的剂量增强因子

当X射线入射到不同材料组成的界面时,在低Z材料的一侧将产生剂量增强。本文介绍了界面剂量增强效应的基本原理,并用蒙特卡罗程序EGSnrcMP模拟计算了钨和硅、钽和硅界面的剂量增强因子。计算结果表明,在X射线能量为30~200 keV时,界面附近硅一侧存在较大的剂量增强效应。     

放射性核素在天然黏土和人工纳米材料上的吸附机理研究

核能的利用过程中产生的放射性核素不可避免的释放到环境中,给环境污染和人类健康带来重大危害。本文简单综述了近年来我国关于放射性核素在环境天然黏土材料和人工纳米材料上的吸附以及不同表征方法如X-射线吸收精细结构光谱(X-ray absorption fine structure spectroscopy,XAFS)、荧光时间衰减光谱(time resolved laser fluorescence spectroscopy,TRLFS)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectric spectroscopy,XPS),并结合表面络合模型和理论计算化学,研究和分析放射性核素在固体界面相互作用机理国内研究进展。通过本文综述,可以为我国开展放射性核素在环境中的化学行为研究提供一些参考。     

γ射线在硅界面附近的剂量分布

研究了金、钨等多种材料与硅交界时＾６０Ｃｏγ射线在界面硅一侧产生的深度剂量分布。将该分布与均匀硅材料中的平衡剂量比较，发现在界面附近具有明显的剂量梯度分布。特别在金等高原子序数与硅交界的情况下，硅界面的剂量有显著增强现象，以康普顿散射，光电、俄歇效应和次级电子的输运机制为基础，用半径验电子输运方程对界面附近的剂量梯度分布进行了计算，得到了与实验符合较好的结果。     

离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响

本文对旋转流场条件下离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响规律进行了理论研究。首先利用势函数对汽液两相的动量方程和连续方程进行线性化处理。然后通过对无黏条件下液膜界面的受力分析,获得汽液界面的动力学边界条件和运动学边界条件,结合线性化方程组建立液膜界面波的色散方程。根据力平衡原理获得了液膜运动规律,并结合色散方程建立了界面不稳定发生的判定准则关系式。基于所获得的理论模型编写计算程序,对界面稳定性进行计算分析。研究发现,旋转流场条件下的离心力能够抑制旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定的发生。     

高庙子膨润土悬浮液流变特性试验研究

缓冲/回填材料在地下水的作用下会形成凝胶体/胶体,有可能发生侵蚀。研究膨润土悬浮液的流变特性是评价土-岩界面缓冲/回填材料长期稳定性的必要条件。使用旋转流变仪对高庙子膨润土开展不同液固比、水化学条件,以及不同离子浓度和类型的一系列流变试验,为后期膨润土颗粒侵蚀数值模拟工作提供技术支持。研究结果表明：高庙子膨润土悬浮液随着液固比增大逐渐从假塑性流体向牛顿流体转变,Herschel-Bulkley模型可以很好拟合高庙子膨润土-北山地下水悬浮液的流变曲线;随着膨润土悬浮液中添加盐的浓度增大,悬浮液表观黏度先减小后小幅增大;相同浓度条件下二价阳离子比一价阳离子使得悬浮液的表观黏度有更明显的降低。