HTR-10磁力轴承氦风机辅助轴承承载特性分析

基于Hertz接触理论,提出一种由转子轴心位移数据推算球轴承内部接触应力以及外部载荷的计算方法,将其应用于HTR-10磁力轴承氦风机转子跌落实验,并分析转子跌落后不同阶段辅助轴承的承载特性。结果表明,辅助轴承能很好地抵御转子跌落产生的轴向冲击,不会在辅助轴承内部产生严重的塑形变形,对辅助轴承工作性能不会产生影响。另一方面,转子的回转运动以及初始急加速时内圈上的热积聚是转子惰转过程中辅助轴承径向载荷的主要来源,也是导致辅助轴承失效的重要因素。文中分析了径向载荷的影响,结果表明所选辅助轴承方案仍可以满足跌落要求。     

HTR-10磁力轴承氦风机辅助轴承承载特性分析

基于Hertz接触理论,提出一种由转子轴心位移数据推算球轴承内部接触应力以及外部载荷的计算方法,将其应用于HTR-10磁力轴承氦风机转子跌落实验,并分析转子跌落后不同阶段辅助轴承的承载特性。结果表明,辅助轴承能很好地抵御转子跌落产生的轴向冲击,不会在辅助轴承内部产生严重的塑形变形,对辅助轴承工作性能不会产生影响。另一方面,转子的回转运动以及初始急加速时内圈上的热积聚是转子惰转过程中辅助轴承径向载荷的主要来源,也是导致辅助轴承失效的重要因素。文中分析了径向载荷的影响,结果表明所选辅助轴承方案仍可以满足跌落要求。     

HTR-10氦风机磁悬浮转子跌落在辅助轴承上的数值分析

辅助轴承是10 MW高温气冷堆(HTR-10)氦风机磁力轴承-转子系统中的辅助支承结构,其主要任务是在磁力轴承因失电而失效时支承高速转动的转子,是整个系统安全运行的保证。本研究以HTR-10磁力轴承氦风机实验台架中的辅助轴承为研究对象,使用ABAQUS有限元软件数值模拟转子跌落,分析滚动辅助轴承内圈与滚动体的变形及能量损耗特性,并与初步的实验结果进行比对,验证辅助轴承的可靠性,为磁力轴承在高温气冷堆核电厂中的应用提供重要的技术保障。     

HTR-10GT电磁轴承监测系统

基于虚拟仪器技术,实现了对电磁轴承系统运行状态的实时监测,并在此基础上对系统状态信号进行多种在线、离线数据分析,提取出系统运行状态的特征并判断系统工作是否正常。实验证明,初步建立的监测系统功能完善,有很好的可扩充性,是一个功能强大的信号监测和分析平台。     

基于模糊熵的核电站瞬态识别方法

为保障核电站安全经济运行,需及时准确地识别核电站出现的异常。本文通过处理关键变量的时间序列数据,对瞬态过程进行识别：利用模糊熵度量时间序列复杂度的能力,判断系统是否处于正常状态;进而利用互模糊熵度量两时间序列相似度的能力,对出现的瞬态进行类型识别。利用模块式高温气冷堆核电站仿真机的数据验证了本方法的可行性和有效性,结果表明本文方法可有效进行瞬态识别,且不需复杂的训练过程。     

核电厂基于频带方差与能量算子的轴承故障诊断方法

对核电厂设备在线监测与诊断,有助于实时掌握其运行状况,预测可能发生的故障,从而提高核电厂的安全性与经济性。本工作针对核电厂旋转设备上常见的轴承缺损类故障展开研究,采用能量算子对轴承的振动信号进行包络解调,将故障特征频率从噪声与高频信号中发掘出来。为能够自动确定带通滤波器的中心频率,提出用频带方差作为相应的指标,该指标具有在共振频率处取得最大值的特性。利用实验数据验证本工作的可行性与有效性,结果表明本工作提出的方法可有效监测轴承状况并正确诊断出其相应的故障类型。     

基于改进多层交叉熵方法的核动力装置非能动系统可靠性评估

针对非能动系统可靠性评估问题中重要抽样分布构造困难以及实际工程应用中标准多层交叉熵方法存在的缺陷,进行了算法结构改进并引入均匀性更好的“Halton序列”抽样方法,提出一种改进多层交叉熵方法,并以某型核动力装置非能动余热排出试验系统为例,给出改进多层交叉熵方法的性能验证分析和实例分析。计算结果表明,改进方法失效率估计结果的相对误差分布更集中、变异系数分布相近,在节省运算量的情况下具有更好的估计精度和稳健性;改进方法不需要额外设置平滑参数、可根据系统特征和采样情况提前结束评估过程,在实际工程应用中具有更强的适用性。      

计算流体力学应用于子通道分析的初步方法研究

多尺度耦合分析是目前开展反应堆安全分析的一种趋势，常规的多尺度耦合是将不同程序通过一公共耦合平台实现数据间的传递和交换。本文提出一种新的多尺度耦合思路，认为基于相对小尺度的分析手段可扩展应用至大尺度，并用计算流体力学（CFD）应用于子通道尺度的数值模拟方法进行验证。验证结果表明，该方法具有一定的合理性，但这种方法对湍流交混能力的考虑仍存在欠缺，还需进一步改进。     

基于奇异值谱熵复杂度的CRDM滚轮磨损程度识别研究

针对反应堆控制棒驱动机构（CRDM）中的滚轮丝杠运动副磨损状态难以评估的问题,引入复杂度概念,并基于奇异值谱熵构建复杂度指标,实现了滚轮磨损程度的识别。对观测时间序列进行相空间重构并计算奇异值,再结合信息熵的概念得到奇异值谱熵。经仿真、分析和验证,结果表明,该复杂度指标对于信号的不确定性较为敏感,可以有效的反映出不同磨损状态下信号频域的变化,进而判断出滚轮的磨损程度;滚轮随着运行时间增加,振动信号的高频成分显著增加,低频成分变化很小。因此,应用奇异值谱熵作为评价指标可以有效地识别滚轮的磨损状态。      

基于小波变换的现场XRF化探数据处理探讨

以新疆某航磁异常区1:50 000现场土壤X荧光化探数据为例,尝试使用小波变换对数据进行多尺度分解和重构,以提取出隐含于数据之间的非线性信息和规律。从变换结果看出,较之传统化探数据处理方法,小波变换提取的化探异常区域更小,且异常位置与地质背景相符,还能够起到还原测区地球化学场的作用。     

一种磁力载荷模拟器的设计和研究

在研制10MW高温气冷堆氦气透平发电系统(HTR-10GT)过程中,需开展透平压气机转子的动力学性能试验。为了模拟透平压气机转子在运转过程中受到的气动力和不平衡力,需对转子施加一定载荷。本文介绍了一种磁力载荷模拟器的设计,该载荷模拟器采用与磁力轴承相似的技术,通过电流产生磁力直接在模拟转子上加载轴向和径向载荷。磁力载荷模拟器包括轴向载荷模拟器和径向载荷模拟器两部分,轴向气动力载荷用轴向载荷模拟器模拟,叶片气动周向力载荷和不平衡力离心载荷用径向载荷模拟器来模拟。轴向载荷模拟器可施加载荷设计值为10kN,径向载荷模拟器载荷设计值为715N,气隙均为1mm。通过分析计算,磁力载荷模拟器完全可满足本试验中的加载要求。同时,磁力载荷模拟器可灵活加载,在线加载,快速改变载荷大小和形式,为电磁轴承的应用开发了一个新领域。     

高放废物处置区域尺度岩体适宜性评价研究

岩体适宜性评价是高放废物处置库选址和设计的重要工作内容,以判断场址岩体是否满足处置库长期包容和隔离核素的功能要求。依据我国的高放废物处置概念和场址条件,提出了Q_HLW岩体适宜性评价方法,但目前Q_HLW在场址尺度展开了较为深入的研究,尚未在处置区域尺度、处置巷道及处置坑尺度建立完善系统岩体适宜性评价方法。结合芬兰地下实验室研究和处置库设计经验,建立处置区域尺度岩体适宜性评价准则Q^P_HLW,提出了裂隙带影响、地下水化学条件、岩体渗透特性、岩体强度应力比值以及岩体完整性等评价指标的取值方法,并确定岩体适宜性评价分级标准。随后,利用芬兰高放废物处置ONKALO地下实验室场址数据,测试和验证处置区域尺度岩体适宜性评价准则Q^P_HLW的合理性与可行性。最后以北山地下实验室新场场址为评价对象,开展处置区域尺度岩体适宜性评价,适宜性评价结果表明：新场场址在处置深度400～450 m及550～600 m内岩体完整性高,岩体适宜性程度高,适合布置处置巷道。     

基于数据挖掘的一回路小泄漏故障预警研究

一回路小泄漏的过度演变有可能引起严重事故,为防止事故发生,提出一种基于多特征参数综合的改进高斯混合模型-灰色关联度法-熵权法（GMM-GRA-EWM）的故障预警方法。首先,对一回路小泄漏的动态运行特性进行机理分析,确定了预警特征参数。然后,根据已确定的预警特征参数,结合熵权法和灰色关联度法,建立多参数综合预警模型。最后,采用相关性分析、改进高斯混合模型算法有效学习了大量数据的统计特性,使预警阈值在不同工况下具有自适应能力。结果表明,该方法在变工况运行条件下,可以有效达到预警。相较于单参数和固定阈值预警,该方法具有更好的稳定性,预警更加准确、有效、及时,可为实现一回路系统的状态监测提供参考。      

基于双树复小波变换的多聚焦图像融合

针对多聚焦图像的成像特点和变换后高低频系数的特性,提出了一种基于双树复小波变换的多聚焦图像融合方法。首先对源图像进行双树复小波变换,其次对低频系数采用基于改进的梯度算子的融合准则,而对高频系数采用基于局部区域能量匹配度的融合准则,然后进行一致性检验,最后进行重构得到融合结果。对融合结果采用交叉熵、均方根误差、扭曲程度等评价指标进行评估。实验结果表明,该方法能够获得清晰度更高的融合图像。     

基于概率统计的单粒子多单元翻转信息提取方法

航空航天电子系统对电子器件选型评估时需考虑器件的多单元翻转（MCU）情况,而MCU信息提取面临的最主要困难是缺少器件的版图信息。本文提出一种基于概率统计的单粒子MCU信息提取方法,其可在无版图信息条件下以较高精度提取单粒子翻转（SEU）实验数据中的MCU信息。该方法通过统计分析SEU实验数据中不同翻转地址间的按位异或和汉明距离以提取MCU模板,然后利用该模板提取MCU信息。采用一款位交错SRAM器件的重离子实验数据对上述方法进行了验证,结果表明,该方法能以较高的精度提取实验数据中的MCU信息。该方法可省去对器件进行逆向工程的时间和成本,提高科学研究和航空航天器件选型效率。     

硅材料和二极管的单粒子位移损伤的多尺度模拟研究

基于二体碰撞近似理论（BCA）,应用分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）方法相结合的多尺度模拟方法,研究了单粒子位移损伤（SPDD）缺陷及电流的演化过程。研究结果表明,SPDD事件中引起的缺陷在106 s内分为3个阶段：阶段Ⅰ(1×10-11 s≤t<2×10-3 s)以点缺陷成团为主;阶段Ⅱ(2×10-3 s ≤t<2×102 s)中以缺陷团内部的间隙原子和空位复合反应为主;阶段Ⅲ(t≥2×102 s)中以小缺陷团发射间隙原子和空位为主。提出一种计算粒子在硅二极管中引起的SPDD电流的方法,推导了多种缺陷存在时引起的二极管反向电流增加的计算公式。基于KMC模拟的位移损伤缺陷演化结果,计算了光电二极管的SPDD电流密度及归一化退火因子。结果表明,KMC模拟计算的退火因子与文献实验测量结果相一致,建立的多尺度模拟方法可预估硅器件的SPDD电流。     

γ射线的多谱分析方法

现代原子核物理的一个重要领域是对远离β稳定线核素的研究。这些核素都具有短的衰变半衰期。因此,测量短寿命核素或核态衰变的实验技术显得愈益重要。γ射线的多谱分析方法正是这种实验技术的一个组成部分。 早在六十年代中,这种电子学技术随着多道分析器的发展而产生。到七十年代中,多谱分析方法已成为商业性标准多道分析器功能中的一个部分,得到了广泛的应用。目前,则成为在线计算机的一种很普通的数据获取方式。但在国内,至今运用这种技术的报道还不多。 最近,在我所中子发生器实验室建立了跑兔和Ge(Li)探测器γ射线多谱分析方法相结合的实验技术,用以     

基于ARM和FPGA的数字多道分析器研制

多道分析器作为γ能谱测量中不可或缺的组件,其性能直接影响能谱仪分辨率及测量精度,传统的多道分析器多采用模拟电路方法或使用数字采集卡实现。模拟多道对于影响能谱仪性能的成形时间、脉冲通过率及死区时间修正等问题上具有一定的局限性,而这会直接影响能谱分析结果;数字采集卡是实现数字采集的计算机扩展卡,成本较高,不利于市场化推广。数字多道分析器对脉冲信号进行全数字采样,将其转化为数字量,利用数字信号处理方法,通过软件实现,完成整个信号分析处理过程,可极大提高系统稳定性与可靠性,相比于前两种方案,优势明显。设计了一款数字多道分析器,采用ARM处理器+高速ADC+FPGA的硬件方案,主要包括AD采样模块、FPGA数据处理模块和以STM32F4为核心的控制和通信模块。使用数字信号处理方法,编写硬件描述代码实现了脉冲信号滤波成型、幅值提取和基线修正等核脉冲处理的关键算法,最后给出探测器核信号经本文设计的数字多道处理后的γ能谱图。根据国内外研究成果及理论基础,经过深入系统理论分析,方法仿真验证,以及实际调试过程,最终研制出一款可商业化实用、完整且高精度的数字多道分析器,并将其应用在低本底γ能谱仪上,其能量分...     

基于遗传算法的可燃毒物设计优化方法研究

可燃毒物可补偿寿期初过剩反应性及展平功率分布,因此对堆芯燃料组件设计具有重要意义。目前传统的优化设计主要依靠设计者的主观经验及判断,复杂耗时,其设计效率及可靠性急待改进。本文将多目标并行遗传算法应用于压水堆组件毒物选型优化,以反应性控制、功率分布和不同时期燃耗剩余等为目标,对可燃毒物材料类型、含可燃毒物燃料棒排列方式、毒物含量、轴向分层等决策变量进行优化,研究了遗传算法在燃料组件毒物多目标优化设计中的理论模型及实现方法。同时将遗传算法与蒙特卡罗粒子输运方法有机结合,应用到压水堆燃料组件设计中,得到了组件可燃毒物优化方案。针对二维和三维燃耗计算,分别筛选了13和40种优化方案。计算结果表明：Er2O3用作毒物的综合效果最好;Gd2O3、Eu2O3和Sm2O3的应用需结合堆芯方案开展进一步研究;HfO2和Dy2O3不适合用作可燃毒物。该结果与通过人工搜索优化得到的结论基本一致。同时,三维轴向分层可为优化提供更多可选的材料种类方案,以部分毒物的分层布置方式可减小功率峰因子。本文研究为堆芯燃料/毒物设计提供了先进方法及工具。     

小型模块化钍基熔盐堆防核扩散性能初步定量评估

核能的和平利用一直备受关注,防核扩散性能也是评价4代堆性能的4大指标之一,为建立满足4代堆核能系统标准的钍基熔盐堆核能系统,需对其防核扩散性能进行评价。因此,本文基于美国橡树岭国家实验室等机构提出的多属性效用分析（MAUA）方法,从材料性质、操作需求等14个方面,定量化评估了3种模式下小型模块化熔盐堆卸料的防核扩散性能,并与采用一次通过燃料循环的PWR进行对比,进而为燃料循环方案的优化提供核扩散风险参考。分析结果表明,小型模块化熔盐堆设计防核扩散性能指标--核安全测量值约为0.8,可比拟一次通过燃料循环的PWR,优于闭循环的CANDU堆。此外,本文还针对第3种连续后处理模式堆型的防核扩散性能进行了初步优化。以上分析结果可为进一步合理优化防核扩散性能提供参考,为燃料循环的选择提供合理、透明、可追溯的依据。