钨镍圆柱型热离子能量转换器

一、前言热离子能量转换器利用热电子发射现象,将热能(例如核裂变能,太阳能等)直接转变为电能。这种能量转换器无转动部件,是一种体积小、效率高的静态转换器件。它是一种新型电源,尤其适合于宇航应用。我们对3个     

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。     

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。     

反应堆热离子转换器

热离子转换器作为空间反应堆具有许多优点。过去几年中,我们做了6次试验,其中4次是堆内试验,2次堆外试验。堆内试验中,有3次是用三节二级管串联的。结果表明,最大功率密度W=2.4W/cm~2,电极效率η=4.2％,发射极温度T_E=1460℃。第四次是单节热离子转换器,W=5.6W/cm~2,η=8％ T_E=1540℃。在两次堆外试验中,当T_E=1600℃时,最大功率密度W=7.8W/cm~2,电极效率η=12.7％。     

堆内热离子能量转换器测量系统

该系统是虚拟仪器技术在该领域的具体应用,作者用ＬａｂＷｉｎｄｏｗ／ＣＶ１５．０和通用的ＰＣ采集卡来完成堆内热离子转换器实验装置用的转换器电压－电流特性及转换器件温度的测量和分析。这是一套非常完整的具有很高性能价格比的通用测控系统。可扩展到１２８路不同信号的采集和处理,可以运用到各类测控领域。     

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。     

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。     

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。     

耐辐照多节潜望镜的设计制造

文章介绍了１种可以分别组合成４种长度的耐辐照潜望镜的结构和性能。这种潜望镜可以用于不同深度的场合。如既可观察深７ｍ的密闭空间，又可观察２ｍ深的管沟，实现了一机多用，提高了潜望镜的利用率，也节省了设备投资。     

离子能量的快离子激光光谱学方法校刻

对离子能量进行校刻的快离子激光光谱学方法利用多普勒效应把离子能量与离子的共振激发联系起来，可应用于１ｅＶ－１００ＭｅＶ能区，在几十ｋｅＶ范围内，测量准确度优于２×１０＾－３，用这种方法校刻了＾１４４Ｎｄ＾＋的能量。     

多能量电子直线加速器束流动力学设计

在电子直线加速器中,电子通过与射频电场相互作用获得能量。式（1）为理想情况下的能量分配公式：     

反应堆吊篮的非轴对称热变形和热应力分析

本文从热弹性力学的几何关系、物理关系和平衡方程出发,在平面应变的假定下推导了厚壁圆筒在非轴对称分布的温度场作用下的变形方程。用有限差分法构造了求解的计算格式。用数值微分得到了相应的热应力。对文献[1]中有关轴向应力的计算条件作了修正。对30万千瓦秦山核电厂的反应堆吊篮作了分析。结果表明吊篮的热变形和热应力都有明显的非均匀性,在轴向具有较大的压应力。     

小型化低频电源插件热设计优化仿真分析

某小型化低频电源插件发热严重,插件自带散热片不能有效传导热量。针对发现的问题,对插件中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块、电源模块、驱动模块等发热部件进行热仿真分析。然后优化插件内部器件布局,改进散热片模型,使插件内部元器件温度在节点温度之下。经过后期模型样机单元的试验,验证了热仿真结果的正确性,实现了该插件热设计优化。     

HUST-PTF质子治疗装置能量选择段真空设计与仿真

能量选择段是华中科技大学质子治疗装置束流线的重要组成部分,其位于回旋加速器下游,包含四极铁组、kicker磁铁、降能器以及DBA(Double Bending Achromatic)消色散段等几个部分。该段真空室种类和插入件较多,且在降能器下游辐射剂量较大,增加了真空系统设计与选型的难度。根据系统设计要求,该段动态真空度需好于5×10-4 Pa。本文利用MOLFLOW软件对能量选择段真空系统进行模拟,分析不同工况下的压强分布,并对各类真空室进行力学强度校核。仿真结果显示:能量选择段真空度均好于4.14×10-5 Pa,比系统设计要求高一个量级,且各类真空室的机械形变小于0.3 mm,不会引起额外的束损。因而,该段真空室的动态真空度和机械强度均可满足系统设计要求。     

基于Geant4的碳离子治疗三维电离室阵列仿真设计

为快速准确地实现碳离子治疗计划的三维剂量验证,采用有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为电离室室壁和水等效模体,设计了一种三维电离室阵列,并通过Geant4软件对三维电离室阵列的结构设计进行了深入研究与验证。首先通过模拟不同能量碳离子束在水和PMMA模体中沉积的剂量分布,计算了PMMA模体的水等效厚度系数;然后研究了三维电离室阵列中电离腔室间的距离及信号导线对其剂量测量准确度的影响;最后模拟并验证了碳离子束在三维电离室阵列中沉积的剂量分布。结果表明：PMMA模体的水等效厚度系数为1.151;相邻电离腔室间的信号串扰主要来源于前侧的电离腔室,且串扰程度与电离腔室间距呈反比,间距为1 mm时串扰程度占电离腔室内剂量的3%,间距为30 mm时串扰影响可完全消除;信号导线对后侧电离腔室内剂量的干扰影响约为1%。将碳离子束在三维电离室阵列中沉积的剂量分布与PMMA模体中的剂量分布进行对比,碳离子束的射程具有良好的一致性,偏差为0.5 mm。     

基于流热固耦合的核电蒸汽发生器传热管热应力数值模拟

以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,基于相似模化原理建立了蒸汽发生器简化物理模型。采用两流体模型及热弹性力学基本关系式分别描述气液两相流沸腾相变过程和热应力变化规律。利用CFX对一、二回路侧流体流动传热及与传热管的耦合换热过程进行了数值模拟,并在ANSYS WORKBENCH中实现了流体温度场载荷向结构的传递,进而对传热管进行稳态热分析和热应力分析。计算结果表明：二回路出口质量含汽率为24.5%,冷却剂出口温度为296.2 ℃,均与大亚湾蒸汽发生器实际运行参数相符;传热管热应力与其壁面温差分布一致,且沿壁厚方向先减小后增大,并存在中性层,传热管最大热应力为54.5 MPa。研究结果为蒸汽发生器的优化设计及安全运行提供了一定的理论支撑。     

核动力堆热功率跟踪系统的多步模型算法控制仿真研究

动力堆控制系统是一带不确定参数及干扰的复杂非线性系统,采用常规的古典控制很难保证其势功率精确跟踪负荷的变化。本工作利用系统开环脉冲响应序列建立了一非参数模型,并应用多步模型算法控制原理提出了一种动力堆热功率跟踪数字控制方法。该方法跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰。通过仿真检验和调试证明了该方法的正确性和有效性,并实现了热功率-负荷的高精度匹配。     

配合4096道分析器的集成化多路多定标转换器

利用多道分析器作多定标操作,可以简便地实现一些时间分析测量。如可以用来测量反应堆内中子随时间的几率分布,也可以采用脉冲中子源法,利用这种装置来测量反应堆内控制棒或毒物吸收中子的当量(即引入反应性的大小),即测量中子脉冲在连续的、相等时间间隔(如4096个间隔)内的计数分布等。 随着堆物理实验的进一步开展,要求作反应堆内的多点同时测量,以了解反应堆活性区内不同位置上在相同的时间间隔内中子脉冲的分布规律。这一功能可以由多路多定标转换器作为4096道分析器的一个接口来配合完成。另外,利用它还可以对多个样品的短寿命同位素作半衰期的多路同时测量等工作。 该装置主要采用P-MOS中(小)规模集成电路,具有轻便、灵活的优点。具体电路请见文献[4]。     

离子初始能量及其对二极管空间电荷限制流的影响

给出了双向流二极管中阳极发射离子获得初始能量的几种方法，从理论上研究了离子初始能量对二极管内空间电荷限制电子电流、离子电流的影响，并与离子初始能量为。情况下的空间电荷限制电子电流、离子电流进行了比较。     

MeV能量Si~+引起二次离子发射的研究

利用北京大学2×1.7 MV串列加速器终端的飞行时间(TOF)谱仪,分别用1.5、2.0和3.0MeV三种能量的初级束Si+轰击样品来研究其二次离子发射现象,使用的样品包括石墨、碳纳米管等。结果表明,采用合理的降噪方法后得到了高信噪比和高时间分辨率的二次离子质谱,实现了全质量范围无遗漏记谱。利用H-C12峰刻度之后,计算得出二次离子各成分的最可能构成及产额,碳纳米管样品表面氢质量含量为8.15%。同时,发现MeV能区二次离子产额与Si+阻止本领之间的关系并非简单的正相关。