X-CT法研究砂岩中甲烷水合物动态分布规律

采用Berea砂岩作为沉积物,利用自主研制的反应釜进行甲烷水合物生长和分解实验,运用高分辨X-CT进行甲烷水合物微观观测,研究了其在Berea砂岩孔隙内的分布规律。结果表明:水合物形成初期在沉积物孔隙内以悬浮模式为主,后期以接触模式为主,中期以接触与悬浮共存模式为主;水合物的升温分解过程与其生长过程分布规律正好相反;水合物降压分解初期以接触与悬浮共存模式为主,后期以悬浮模式为主;相对于升温过程,水合物分解过程对压力下降表现得更灵敏。     

多孔球层内沸腾现象与传热特性研究

采用池式沸腾实验系统,在常压底部加热条件下分别对由直径4、6、8mm玻璃球构建的多孔结构内沸腾过程进行了可视化研究.结果表明,过冷沸腾时,加热壁面上产生孤立汽泡,小汽泡可聚合为主汽泡,主汽泡脱离频率较低,汽相以分散的小汽泡为主;饱和沸腾初期,汽泡生长变快,主汽泡体积变大,连续汽相范围广阔;主汽泡形成频率随热流密度增加而增加;膜态沸腾时,底面被汽膜包围,液相占据球层空间.球体直径越大,产生同类现象需要的热流密度越大,传热系数的极值越大.饱和沸腾存在传热强化区和抑制区.直径4、8mm玻璃球构建的多孔介质传热系数随热流密度的增加而增加,6mm多孔介质则相反.     

基于~(210)Bi的β计数测量~(210)Pb的活度

选用M235型大气颗粒物分级采样器,在上海、衡阳等地开展可吸入大气颗粒物(PM10)的粒径分级采样,对比分析了210Pb活度的不同测量方法。利用210Bi与210 Pb在同一衰变链上活度最终平衡的特点,通过低本底β计数测量并计算得到不同粒径尺度上大气颗粒物中210Pb的活度。结果表明:上海市、衡阳市大气颗粒物中不同粒径范围的210Pb活度分布非常不均匀,分别约91.58%、91.37%活度分布在粒径范围小于或等于1.5μm的颗粒物中;与利用低本底反康普顿效应的γ谱测量方法得到的结果比较,发现两种方法得出的不同粒径范围大气颗粒物中210Pb活度分布具有几乎相同的分布规律。     

科罗拉多高原的地下水流与铀

用多孔介质模式研究在腐殖酸溶液和铝钾硫酸盐溶液界面上腐殖酸盐类的沉淀作用,其目的是深入了解科罗拉多高原型铀矿床的沉积过程。数字模式的研究预测了形成沉淀作用界面的形状和位置。通过数字模式预测结果与由多孔介质模式所得结果进行比较,验证了数字模式。这些模式研究为了解和预测板状矿床与地下水流形式之间的关系提供了有用的数据。     

光子在组织等效介质中产生的次级电子能量分布研究

本文探讨了不同能量光子在组织等效物质中产生的次级电子在能量上的分布规律.依据理论分析和计算,明确了水作为组织等效材料的合理性,利用MC方法中粒子输运技术,对光子在介质中行为进行了真实模拟.通过大量模拟计算,得到了不同能量光子与介质中原子(H、O)相互作用的事件类型的比例分布情况以及在这些事件中产生的次级电子能量分布的真实情形.光子能量小于28keV时,光子与介质原子之间的作用以光电效应为主;能量为28～30keV的光子,光电效应与康普顿散射几率大致相等;能量大于30keV的光子,康普顿散射事件逐步占据主导地位,这种事件几率随光子能量的增加而增大.     

一种适用于钠冷快堆绕丝棒束组件热工水力特性分析的多孔介质模型

为准确预测钠冷快堆堆芯三维热工水力参数分布同时降低计算资源需求,基于表征体元概念建立了针对绕丝棒束组件的三维多孔介质模型,根据组件几何结构特点将冷却剂与固体壁面间的相互作用力分解为分布式阻力,引入包含湍流搅混传热、流体导热和燃料棒导热的有效传热系数模型刻画组件的径向传热。采用日本东芝公司核能工程实验室37棒液态钠冷却绕丝棒束组件实验进行模拟计算,数值计算结果与实验结果对比发现,基于论文提出的多孔介质模型可以在多种工况下较好地复现实验结果。因此,本研究提出的多孔介质模型可用于钠冷快堆绕丝棒束组件三维热工水力参数分布预测。     

多孔介质通道中单相流动压降预测模型

与常规管通道相比较,流体在多孔介质通道中的流动过程更复杂,流动阻力也大幅增加,这就使得难以准确预测流体流过多孔介质通道时的压降。通过构建多孔介质通道的几何模型,并求解N-S方程,虽然可以准确预测阻力压降,但计算时需要划分大量的网格,很难广泛应用。本文在相似理论基础上,以Fluent 6.3为平台,建立了颗粒填充多孔介质通道的压降预测模型,通过求解3维N-S方程,对模型中单相水的绝热流动进行了数值模拟。通过与实验结果进行比较,证明该预测模型对于不同工况下单相流体的压降计算具有较高的计算精度,误差范围小于5%。     

戈壁区210隐伏金矿上方地气中含Au微粒异常形成模式

为探求地气中Au元素在戈壁区覆盖层中的迁移机理,在新疆金窝子210金矿上方开展了深穿透地球化学地气方法微粒取样工作。经过微粒观察、成分分析等研究,发现在地气微粒中,粒径较大的微粒聚合团中含金比例较高。使用泡塑和5%稀酸溶液这两种捕集介质的对比试验中,Au元素异常分布范围有所不同,这是由于两种介质自身捕集机理的不同,导致泡塑固体介质对微观状态下微米、亚微米级微粒及聚合物具有更强的吸附性;稀酸溶液则相对容易捕集到纳米微粒。地气微粒在矿体、含矿构造剪切带上方存在着分带现象:从深部矿体垂向投影位置到含矿构造剪切带与覆盖层接触位置,微粒随粒径由小到大分布。     

圆球及椭球颗粒有序堆积多孔介质内强制对流换热实验研究

采用"瞬态单吹反问题研究方法"实验测定圆球及椭球颗粒有序堆积多孔介质内的流动阻力系数及颗粒与流体之间的表面对流换热系数。详细研究不同颗粒形状及堆积方式下多孔介质内的对流换热规律,结果表明:通过合理选择颗粒形状和堆积方式,多孔介质内的综合换热效率显著提高,传统经验公式对颗粒有序堆积多孔介质内的对流换热不再适用。     

三维颗粒有序堆积多孔介质内强制对流换热数值研究

采用N-S方程和RNGk-ε湍流模型及比例缩放的壁面函数法对三维圆球颗粒有序堆积多孔介质孔隙内的强制对流换热进行了数值研究。详细研究了Re数变化及不同颗粒堆积方式对多孔介质强制对流换热性能的影响。计算结果表明:在相同条件下,通过对颗粒进行合理有序堆积,可以使相应多孔介质内的压降显著降低,其综合换热效率明显提高;传统经验公式用于颗粒有序堆积多孔介质须进行合理修正;在不同堆积方式中,简单立方体均匀堆积(SC)模型的综合换热效率最高;在相同堆积方式下,均匀颗粒堆积多孔介质内的综合换热性能明显高于非均匀颗粒堆积多孔介质。     

钠雾化喷射技术研究

钠雾化喷射技术是大量放射性废钠处理的一项关键技术,为探索钠雾化工艺,设计了钠雾化设备,并对钠雾化喷射的动力学性能进行研究。试验在体积为2.4 m³的密封容器内进行。氩气气氛下,采用激光粒度仪测量距喷头150 mm处钠喷射液滴粒径的分布,试验压力分别为0.05、0.1和0.15 MPa。试验结果表明：3种压力下,喷射中位粒径分别为567.2、554.8和544.2 μm,中位粒径随喷射压力的变大而变小;不同压力下,钠喷射液滴均在464.2～735.6 μm区间的粒径分布最多,占总分布的50%以上。通过钠喷射与水喷射的相似性,建立粒径相似性模型,利用已知水喷射液滴粒径空间分布模拟得出钠喷射液滴粒径的空间分布。     

铀尾矿库氡析出机理及其影响因素研究进展

氡来源于土壤、铀尾矿、岩石等多孔射气介质,铀尾矿库滩面是尾矿堆积或沉积体与大气环境直接接触的暴露面,氡气从该交界面析出并经大气弥散而污染周边环境,覆盖处置是滩面控氡的主要手段。本文以典型铀尾矿库滩面为例,综述氡析出机理及其影响因素,阐述了多孔射气介质固有特性及外部气象环境条件对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制。结果表明,国内外学者已对多孔射气介质固有特性影响氡析出的规律开展了大量研究,但由于实验尺度、研究方法存在差异,矿物颗粒特征影响氡析出机制的解释仍存在争议,外部气象环境等因素对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制尚不明确。为此,提出今后研究的关注点：(1)真实条件下,氡析出过程的合理表征形式;(2)开展大尺度实验探究多孔介质固有特性对铀尾矿库滩面氡析出的影响机制。     

破碎射气介质内氡渗流运移和析出规律的实验研究

渗流是破碎介质内氡运移的主要方式之一,研究氡在破碎射气介质内的渗流运移和析出规律对氡的防护设计具有重要意义。为此,本文以粒径为4～5 mm的铀矿石为实验样品,利用自制的一维渗流实验装置研究了不同渗流速度下破碎射气介质内孔隙氡活度浓度和介质表面氡析出率的变化规律。实验结果表明,破碎射气介质的气体渗透率较大,氡的运移很容易由渗流主导。当破碎射气介质内氡主要以渗流方式运移时,可通过测量介质内同一位置不同渗流速度的孔隙氡活度浓度或同一渗流速度不同位置的孔隙氡活度浓度,运用氡在射气介质中的浓度分布解析式和非线性最小二乘法,估算出介质的可运移氡产生率。一定渗流速度范围内,同一高度的氡活度浓度随渗流速度的增大呈负指数减小,同一渗流速度的氡活度浓度随离介质渗流入口距离的增大近似呈线性增大。介质渗流出口表面氡析出率随渗流速度的增大呈指数增大,最终趋于稳定。     

钠雾化喷射技术研究

钠雾化喷射技术是大量放射性废钠处理的一项关键技术,为探索钠雾化工艺,设计了钠雾化设备,并对钠雾化喷射的动力学性能进行研究。试验在体积为2.4 m~3的密封容器内进行。氩气气氛下,采用激光粒度仪测量距喷头150 mm处钠喷射液滴粒径的分布,试验压力分别为0.05、0.1和0.15 MPa。试验结果表明:3种压力下,喷射中位粒径分别为567.2、554.8和544.2μm,中位粒径随喷射压力的变大而变小;不同压力下,钠喷射液滴均在464.2～735.6μm区间的粒径分布最多,占总分布的50%以上。通过钠喷射与水喷射的相似性,建立粒径相似性模型,利用已知水喷射液滴粒径空间分布模拟得出钠喷射液滴粒径的空间分布。     

爆轰条件下的气溶胶粒径分布及Ag质量分数与粒径的关系

用货币银化爆实验研究了爆轰条件下气溶胶生成量及粒径分布规律.实验结果表明,爆炸后气溶胶粒子粒度分布的变化,主要取决于布朗凝并以及重力沉降相结合的过程,相对稳定气相中的气溶胶粒度主要分布在1.8μm左右;用中子活化法分析不同粒径的气溶胶粒子中Ag的质量分数,结果表明,Ag存在着明显的分凝效应;经过SEM和XRD方法分析,10μm以下的Ag气溶胶粒子多以由较小的多晶聚合体逐级凝并成较大的聚合体结构存在,平均晶粒尺寸为27.3nm.     

堆芯氧化腐蚀产物沉积层内两相沸腾传热传质特性

多孔形貌的氧化腐蚀产物沉积层一方面会增大热阻导致传热恶化,另一方面硼吸附会导致堆芯功率分布发生改变,因此,准确预测沉积层内的传热传质特性对反应堆的经济性和安全性有重要意义。本文将多孔介质层内的沸腾传热、毛细流动、溶质输运、化学反应等多物理现象进行耦合,提出了预测沉积层内的传热传质特性的高保真方法。冷却剂在毛细作用下进入多孔介质,并在烟囱表面蒸发。溶质随毛细流扩散进入多孔介质并被浓缩,各溶质间保持化学平衡。上述方法可以合理预测沉积层内的温度、流速、压力和溶质浓度分布,与Haq等相比,相对误差在±0.83%以内。在此基础上,分析了沉积层孔隙率、厚度、烟囱半径、烟囱直径等形貌参数对传热传质的影响规律。     

堆芯氧化腐蚀产物沉积层内两相沸腾传热传质特性

多孔形貌的氧化腐蚀产物沉积层一方面会增大热阻导致传热恶化,另一方面硼吸附会导致堆芯功率分布发生改变,因此,准确预测沉积层内的传热传质特性对反应堆的经济性和安全性有重要意义。本文将多孔介质层内的沸腾传热、毛细流动、溶质输运、化学反应等多物理现象进行耦合,提出了预测沉积层内的传热传质特性的高保真方法。冷却剂在毛细作用下进入多孔介质,并在烟囱表面蒸发。溶质随毛细流扩散进入多孔介质并被浓缩,各溶质间保持化学平衡。上述方法可以合理预测沉积层内的温度、流速、压力和溶质浓度分布,与Haq等相比,相对误差在±0.83%以内。在此基础上,分析了沉积层孔隙率、厚度、烟囱半径、烟囱直径等形貌参数对传热传质的影响规律。     

基于多孔介质和等效热导率模型的快堆乏燃料组件传热特性数值分析

乏燃料组件在运输或转运过程中,组件会裸露在传热较差的气体介质内,需关注其散热性能。为模拟乏燃料组件的传热特性,采用多孔介质模型模拟组件的流动阻力,并利用等效热导率模型模拟组件内部的传热。由于自然对流条件下乏燃料组件内部流动符合层流假设,在多孔介质阻力模型中忽略了惯性力项的作用。将等效热导率模型的模拟结果与SNL-LMFBR实验结果进行对比,证明了该模拟方法的有效性。计算结果表明,在水平放置工况下乏燃料组件温度轴向呈对称分布,在竖直放置工况下轴向呈非对称分布,乏燃料组件的高温区域向组件上方偏移。     

颗粒-壁面相互作用对石墨粉尘在高温气冷堆蒸汽发生器换热管表面沉积过程的影响

石墨粉尘在高温气冷堆蒸汽发生器换热管表面的沉积直接影响一回路放射性分布，因而备受学界和业界的关注。本文采用临界粘附速度模型研究石墨粉尘颗粒的碰壁过程，并将其耦合入蒸汽发生器一次侧的气固两相流模拟计算中，得到了石墨粉尘颗粒在换热管束间的输运和沉积规律。结果表明，考虑颗粒-壁面相互作用后，石墨颗粒沉积率显著减小，其与粒径的关系也有所不同。沉积率随粒径的增大先增大后减小，最大沉积率对应粒径约3 μm。空间分布规律上，小颗粒迎风第1排管沉积率相对最大，2 μm以上颗粒最大沉积率发生在第4～6排管。     

水平窄缝内多孔介质传热特性研究

对面朝下加热水平窄缝内多孔介质的传热特性进行了实验研究,得到了不同工况下的沸腾曲线.通过比较各工况下的沸腾曲线得出:多孔介质的存在大幅提高了面朝下加热水平窄缝内传热的换热系数,尤其是沸腾段的换热得到了很大程度的强化;提高窄缝宽度,选用热导率高的固体微粒制作多孔介质等可提高多孔介质的换热能力.根据多孔介质传热的机理,拟合出了面朝下加热水平窄缝内多孔介质的自然对流传热与核态沸腾传热关联式.