电解法制备高纯18O气体

采用自行设计制造的石英玻璃电解装置，以重氧重水为原料，通过碱性介质电解法进行了18O气体的制备，在原料重氧重水18O的摩尔分数＞80%条件下，最终制得18O气体中18O2含量达63.66%，表明整个电解系统气密性良好。此外，制得的气体能够满足电子回旋共振离子源提供18O重离子束的实验要求     

D2/DT低温精馏分离动态模拟

本文建立了氢同位素低温精馏分离的动态模型,利用该模型针对D2/DT体系计算获得了精馏柱上DT浓度的动态变化和空间分布;研究了再沸器滞留量、回流比等参数对系统分离性能的影响.回流比的提高可以显著地提高脱氚率;再沸器中DT浓度不但与滞液量存在显著的依赖关系,而且随时间增长而增长.在理论板数为80时,塔顶与塔底DT浓度相差约3个数量级,分离效果明显.     

电解-精馏级联分离H2／HD过程的理论分析

为研究电解精馏级联氢同位素分离过程的规律性,建立了电解-精馏级联的微分模型,计算了H2／HD系统的分离行为,并获得了电解和精馏过程中系统的浓集行为,即,电解池中HDO摩尔分数从2．88×10^-4增长到8．35×10^-4精馏柱再沸器中HD摩尔分数达到0．033。随时间的延长,脱氘率下降,在精馏柱上HD的摩尔分数整体抬升。进一步研究了回流比对脱氘率的影响,结果显示,回流比为3～7时,平均脱氘率可达0．9828～0．9973。实验结果表明,电解-精馏级联分离氢同位素有明显的浓集效应。     

中国实验快堆反应堆功率调节系统动态分析

中国实验快堆(CEFR)功率调节系统由电离室、比较器、调节放大器、死区与限幅装置、功放驱动及电机、减速器、调节棒组成。本文介绍了该系统中各环节的数学模型,对系统进行了动态分析。分析结果表明,本系统采用比例调节是可行的。KN小于5000时,系统不会出现不稳定的现象;在阶跃反应性扰动 情况下,系统的超调量随输入扰动幅度的增大而增大,与KN的大小无关;延迟环节对系统不利,但影响不大; KN可以在300～600之间取值,当KN取300,n~=8×10-5s-1时,超调量小于3%PD,调节时间小于7s;n~=40×10-5s-1阶跃时,超调量小于8%PD,调节时间小于5s;当KN小于5000且无限幅环节时,系统动态特性更好。     

兆瓦级高效紧凑型核动力系统运行特性研究

为研究兆瓦级高效紧凑型核动力系统的运行特性,使用自主开发的热管堆瞬态分析程序TAPIRS(Transient Analysis code for heat Pipe and AMTEC power conversion space Reactor power System)和超临界二氧化碳布雷顿循环的瞬态分析程序SCTRAN/CO₂(Super Critical reactors Transient Analysis code/Carbon Dioxide)的耦合程序对其反应性、负荷、冷却水温度和流量等扰动进行了开环动态响应分析,并据此进行了控制系统设计。在此基础上,对线性变负荷、阶梯式变负荷以及甩负荷这三种变负荷运行工况进行了计算分析。结果表明：该核动力系统的转速对扰动的变化较为敏感,需要加以控制;低负荷下旁通会使压缩机流量上升,需对压缩机流量加以控制;系统在控制方案下能以6%FP(Full Power)·min^-1的速度实现0%～100%的负荷变动,且可以在任意负荷水平下运行;甩负荷下系统的波动时间变长,但是仍可达到新的稳态进行工作,且各...     

气力输送中断后吸收球堆积及重启动试验研究

在以常温常压空气为气源的正压气力输送试验系统中,用玻璃球代替吸收球,研究气力输送中断后吸收球颗粒在输送管侧的堆积及重新启动特性。结果表明:处于稳定输送阶段的气力输送中断后,所用实验装置输送管侧的颗粒平均堆积高度为1172 mm,约占输送管总高度的11%;风机流量减小过程中供料器继续对输送管的供给对颗粒堆积量具有重要影响,稳态气力输送时的输送管内所含颗粒量约占堆积量的10%;重启动过程中气-固两相流段最高压差及稳态输送压差大小与初次启动时相比无变化。     

基于LPCE+CD的重水除氚和升级工艺

提出了基于LPCE+CD工艺的重水除氚和升级工艺概念设计,建立了理论模型,在MATLAB平台下编制了计算程序,对整个系统的分离行为进行研究。气液摩尔比为3时,LPCE可以将重水中98.38%的T和98.35%的H转移到气相,气液摩尔比对LPCE过程有显著影响,增大气液摩尔比会显著降低顶端气体中HD和DT浓度。第1根精馏柱再沸器中DT浓缩效应显著,24 h后约为进料含氚重水的30倍。在第2根精馏柱冷凝器中,HD为主要组分,仍然含有10-11水平的DT。低温精馏系统对气体除氚率和除氢率分别为99.30%和97.75%。通过合理的系统设计,可以保持前后两级的一致性,使LPCE+CD成为非常高效的重水除氚和升级工艺。     

基于动态模拟计算的低温精馏分离13C同位素丰度分析

低温精馏法分离碳同位素（¹²CO/¹³CO）的分离系数仅为1.007,且分离操作工况苛刻,富集平衡时间长,为降低工业化装置运行风险,实现¹³C同位素富集的动态过程理论预测是工业化技术研究中亟需解决的问题。为此,本文通过采用Aspen Dynamics模拟研究CO低温精馏分离碳同位素的动态过程,获取¹³C同位素在全回流、浓缩富集、连续精馏操作条件下的丰度分布等值图,实现¹³C同位素在时间和空间两个维度内丰度变化过程的可视化。将上述操作条件下的动态模拟值与试验值进行对比分析,结果显示,两者吻合较好,且富集平衡时塔底¹³C丰度和富集平衡时间的相对误差均在15%以下,验证了所建立的低温精馏分离¹³C同位素动态模拟计算方法的准确性,可进一步用于高丰度¹³C同位素生产装置中丰度变化过程的理论预测。     

加速器驱动的10 MW次临界反应堆物理方案研究

加速器驱动的次临界系统（ADS）是未来最有可能实现工业化嬗变核废料的装置。通过设计1个10 MW的ADS物理方案,研究ADS的嬗变能力。采用MCNPX和ORIGEN的耦合程序,利用基于ENDF6.8处理所得的6个温度（300、600、900、1 200、1 500、1 800 K）下连续能量核数据库,计算得到ADS随燃耗时间变化的有效增殖因数k_eff、功率峰因子和质子束流强度。同时通过计算给出了该设计方案下ADS燃料多普勒系数、冷却剂空泡系数和有效缓发中子份额,利用这些物理量研究了该ADS方案的安全特性,并通过燃耗计算研究了ADS的嬗变能力。结果表明,在1 000 d燃耗时长内,k_eff和质子流强随时间的波动较小,燃料燃耗深度较浅,系统可提升功率运行,在假想事故下系统能保持次临界状态。系统嬗变支持比约为8。     

新型氮气稳压器系统稳态和瞬态特性研究

根据氮气稳压器系统的基本理论模型,分析了氮气稳压器的稳态和瞬态运行特性,得到了两种不同波动流量工况下,稳压器压力、水位、水区焓、水区质量、氮气温度及氮气体积随时间的变化特性.结果表明:当波动流量为正波动时,稳压器的压力、水区质量、水区焓、水位、氮气温度均呈上升趋势,氮气的体积降低;而当波动流量为负时,各参数变化规律相反.研究表明,氮气稳压器的响应特性较好.两种工况下主要参数的变化趋势与理论分析相一致,但对该模型的实验验证以及控制研究仍需在将来的工作中进行.     

~(13)C,~(15)N_3-盐酸氨基脲合成方法的优化

采用13C,15N2双标记尿素和15N2标记水合肼为原料,经回流反应一步合成13C,15N3-盐酸氨基脲。通过单因素考察和正交实验对13C,15N3-盐酸氨基脲的合成工艺进行优化,得到最优反应条件为:15N2-水合肼与13C,15N2-尿素的进料摩尔比为1.4∶1,加热温度为135℃,反应时间为4.5 h。采用此优化合成条件单步合成反应收率90%,13C,15N3-盐酸氨基脲纯度≥98%,13C丰度≥97%,15N丰度≥99%。结果显示,该方法具有反应周期短,产物收率高,后处理简便易行等优点。     

低温精馏氢同位素分离影响因素研究

本文系统研究了低温精馏氢同位素分离中总板数、进料位置、回流比、采出率等操作条件对系统分离性能的影响,获得了精馏柱上的浓度和温度分布.随着进液位置向底端移动,再沸器和冷凝器中HD浓度均减小;随着回流比的增大,再沸器和冷凝器中HD浓度均减小;顶端采出率增大,再沸器中HD浓度明显增大;在相同的总板数下,H2/HD和D2/DT两个体系的分离特性明显有差别.     

H_2/HD和D_2/DT低温精馏分离影响因素研究

系统研究了低温精馏氢同位素分离中总板数、进料位置、回流比、采出量等对系统分离性能的影响,获得了蒸馏柱上的浓度和温度分布。随着进液位置向底端移动,再沸器和冷凝器中HD(或DT)浓度均减小;随着回流比的增大,再沸器和冷凝器中HD(或DT)浓度均减小;顶端采出量增大,再沸器中HD浓度明显增大;在相同的总板数下,H2/HD,D2/DT两个体系的分离特性明显有差别。     

基于动态参数法的反应堆周期计算稳定性优化研究

本文对反应堆启动数据进行了统计分析,得出反应堆启动过程的不同阶段测量信号涨落特性不同,提出了一套基于动态参数法的反应堆周期算法。结果表明,该方法有效地改善了反应堆周期计算的稳定性,具有一定的工程应用价值。     

熔盐堆主回路系统氙的动力学特性研究

基于Mathematica7.0为熔盐堆（MSR）主回路系统建立了一套含流动项及在线去除功能的氙（135Xe）的动态分布数值分析程序,针对2?MW MSR的一种设计方案,分析了不同流量、不同启停堆功率、不同在线去除效率情况下135Xe浓度随时间的动态变化特性。结果表明:相较于静态燃耗模型,流动燃耗模型的135Xe带来的负反应性要低约32.2%;额定流量下主回路系统135Xe浓度分布均匀,只有当主回路系统体积流量小于2.24 cm3·s-1时,流动效应才会对主回路系统内135Xe浓度分布有显著影响;当鼓泡系统的在线去除份额约为0.1%时可以使堆芯135Xe带来的负反应性降低至-38.3 pcm?（1 pcm =10-5）,其总的去除效率可以达到86.0%;不同功率水平瞬时停堆工况下,堆芯135Xe浓度单调下降,停堆约50 h后135Xe基本消失,相当于引入+254 pcm反应性,停堆过程无碘坑出现,停堆后再启堆过程不必担心碘坑启动的问题。135Xe去除效率对整个系统135Xe总量有一定影响,在去除份额从0.0001%~20%的变化范围内,135Xe的总活度与静态燃耗模型相比相应增加了0.67%~8.75%。      

低温精馏分离稳定同位素13C的模拟优化研究

研究建立了1座采用一氧化碳低温精馏分离稳定同位素¹³C的试验装置,精馏塔填料层高17.5m,其中,精馏段15m,提馏段2.5m,塔内径为45mm。首先利用试验结果对计算机模拟手段进行验证,在此基础上,采用计算机模拟代替试验,进行试验装置操作条件的优化设计。综合分析了塔压、进料量、回流比、出料量、再沸器功率等对产品的影响,通过计算机模拟结合均匀试验设计的数字试验方法,实现了试验装置的优化设计。结果表明,在再沸器功率为250W、塔压为54kPa、回流比为84时,可达到已建试验装置的最优化操作。本研究所采用的计算机模拟结合试验设计手段可应用到¹³C的产业化设计以及推广至传统精馏过程的优化设计中。     

Reflux condensation behavior in a U-tube steam generator with or without noncondensables

A series of reflux condensation experiments on the mid-loop inventory were conducted in the Institute of Nuclear Energy Research integral system test facility with various steam flow rates and noncondensables contents. The focus of this paper is on reflux condensation behavior in a U-tube steam generator with or without noncondensables. In particular, this paper explains the effect of noncondensables on integral system responses, U-tube flow modes, control mechanism for liquid holdup/breakdown, and loop seal clearance/reformation phenomena.