FKZr的热物性及热稳定性研究

熔盐堆冷却剂的热物性是熔盐堆物理、热工水力学设计以及安全分析的重要参数。KF-ZrF4(58-42 mol%)(FKZr)是熔盐堆中的一个具有潜在应用价值的冷却剂。该组成熔盐的热物性在文献中鲜有报道,这为其实际应用带来困难。分别采用差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、阿基米德和热重分析等方法测量和表征了FKZr熔盐的熔点、熔化焓、密度等重要的热物性参数和热稳定性。实验结果表明FKZr的熔点为693.6 K,与文献报道结果一致,符合熔盐堆中冷却剂的要求;熔化焓为71.8 J·g?1;密度为??3.3841?0.8954?10?3T(753?923 K);热重分析表明FKZr在873 K下性质稳定,不发生明显的挥发现象。     

几种典型熔盐冷却剂的热物性研究

熔盐是一种优异的传热介质。热物性数据是熔盐传热应用过程中的关键基础数据。按照制定的样品制备规范、样品测试操作流程和数据处理分析方法,采用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、自主研制的阿基米德法密度仪和旋转柱体式粘度仪、改进的激光闪光法导热仪对FLi Na K、Clo Kmag和HTS熔盐的熔点、比热容、密度、导热系数、粘度系数进行了实验测量和数据评估。首次系统地提供了FLi Na K和HTS熔盐在熔点以上80 K温区的粘度系数、Clo Kmag盐的关键热物性数据。为这些熔盐的热工水力设计分析提供了准确可靠的基础数据。     

液态铅铋合金热物性研究

液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)是加速器驱动次临界系统(Accelerator driven subcritical,ADS)重要的散裂靶材料和冷却剂候选材料,其热力学物理性质是ADS研发过程中必须解决的基础问题。通过对已有定律的推算,得出液态铅铋合金熔沸点、密度、比热容、粘度、热导率的热物性公式;并拟合了其他学者的实验研究数据,得出计算铅铋物性的拟合公式。通过对比分析可知:拟合公式与已有定律推算公式趋向一致,吻合较好;且拟合公式更趋近实验值,精确度高,最大偏差不超过1%。     

超临界流体物性畸变特性的多尺度研究

为填补超临界流体物性畸变特性的理论空白,本文分别从微观尺度的分子动力学模拟、介观尺度的平均场理论和标度理论及宏观尺度的物性测量实验等方面展开研究。应用分子动力学模拟方法得到了跨越拟临界点时二氧化碳体系的微观结构特性,通过分析双体分布函数等结构参数的变化规律得到了物性畸变的分子动力学机理。基于朗道二级相变理论和标度理论,提出了一种考虑外场的气液相变模型,定量预测了超临界流体在拟临界区附近和趋于临界点时密度、定压比热等热力学量的畸变规律。在宏观尺度方面,本文开展了超临界二氧化碳密度、定压比热、黏度的高精度测量实验,指出了现有物性计算模型的潜在缺陷。研究结果表明,对于不同的超临界流体,临界点和拟临界区附近的物性畸变特性存在普适规律。在相图上,超临界流体区可进一步划分为4个区域：临界点邻域、类气区、类液区和拟临界区。不同区域内,超临界流体特性由不同尺度下的影响机制所主导。     

超临界水热物性的快速计算方法

本文提出了一种快速而精确的查询表插值和公式计算相结合的超临界水热物性的计算方法,并编制了一个通用程序包,在确保精度的情况下,大大提高了物性计算的效率,能广泛应用于超临界水堆的安全分析程序中.     

安全分析用钠物性偏导数公式的推导研究

根据钠冷快堆安全分析的特点，选用已得到验证的基本特性公式。从基本Ｍａｘｗｅｌｌ方程出发，推导出了安全分析模型中常用物体的偏导数公式，本文的工作为钠冷快堆的安全分析工作打下了良好的基础。     

布雷顿循环系统隐式求解二氧化碳偏导物性推导与评价研究

为提高超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环方程的求解精度,需采用全隐式或半隐式差分格式对流体守恒方程进行离散求解,而偏导物性对于隐式求解不可或缺。本研究将评价目前最典型的二氧化碳气体状态方程在全参数范围内的准确性,在此基础上通过Maxwell方程推导二氧化碳气体的偏导物性关联式,并采用定义值评价其闭合性。研究结果表明：(1)SW方程在亚临界与超临界区域内准确度最高,误差保持在3%以内;(2)在SW方程以及Maxwell方程的基础上推导了温度为216～1100 K、压力为0～800 MPa时,二氧化碳气体偏导物性(?h/?ρ)p、(?h/?p)ρ的关联式;(3)(?h/?ρ)p、(?h/?p)ρ绝大多数数据点的误差都保持在±0.01%以内,在临界点附近误差稍有增大,(?h/?ρ)p的最大误差为0.373%,(?h/?p)ρ的最大误差为-0.798%。     

临界点附近CO2物性畸变特性的分子动力学研究

通过分子动力学模拟方法,从微观角度研究了临界点附近CO₂物性畸变特性。分子动力学模拟表明COMPASS力场在远离临界点时具有较高精度,在临界点附近精度较低但可反映密度畸变现象。通过划分模拟空间,获得体系密度涨落特性,分析表明,临界点附近存在很大的密度涨落,且临界点前后密度涨落值呈现不对称特性;在CO₂分子上建立局部坐标,并定义了二聚体构型三参数描述方法,该描述方法能够全面描述二聚体构型分布,模拟结果显示在平行构型、T构型及十字构型中,T构型出现概率最高,3种构型的转变与物性畸变或存在紧密关联。      

双投影法识别客体形状及其物性

针对目前单投影检测系统存在的不足,提出了数字辐射图像处理的双投影检测法。该方法根据双投影系统所得灰度曲线的特点,通过分析曲线上拐点的位置及其灰度值,将双透射投影视图数据相互结合计算,得出待测物体的位置、形状、密度、物性等特征信息。另外,通过仿真实验证明该方法的可行性,并对此处理方法的精度、误差来源等进行分析。该系统及辐射图像的处理方法将有效改善目前实际测量系统检测能力不足的问题,可显著提高检测的准确度及效率。     

碳化硅微观结构与其热解温度关系研究

用金相显微镜,SEM、XRD、WDX 等研究了三氯甲基硅(MTS)为1.6%左右,氢气含最约为50%,1250—1650℃流化床热解 SiC 的表面形态、晶体结构、显微组织,孔隙及织构状态与热解温度的关系。结果表明,1550—1600℃为最佳热解温度。     

超铀元素萃取技术──TRPO流程的物性研究

超铀元素萃取技术──ＴＲＰＯ流程的物性研究韩宾兵，吴秋林，曹冬华，宋崇立（清华大学核能技术设计研究院）关键词ＴＲＰＯ－煤油体系，冠醚－正辛醇体系，密度，粘度，表面张力，折射率１前言对核燃料后处理产生的高放废液进行化学预处理的ＴＲＰＯ流程是具有应用前景...     

反应堆材料热物性数据库管理系统

衡量一个数据库的质量，不以要看其所包含的数据还应考虑数据库管理系统的使用功能。为了更有效地实施ＩＡＥＡ的ＣＲＰ（ＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｍｅ）中有关建立反应堆材料热物性数据库的计划，并考虑到能使所收集的数据方便地为用户服务和进行广泛的国际交流，为此设计并编制了该数据库的软件管理系统ＴＰＳＹＳ。这个系统可在ＩＢＭ－ＰＣ（３８６，４８６）等兼容机上运行，采用人机对话、菜单提示、全屏幕操作。其主要功能有：数据库维护、数据检索、与大型计算程序ＭＡＴ－ＰＲＯ接口和与国际上现有的数据库ＴＨＥＲＳＹＳＴ接口。     

轻水热物性骨架表及其函数关系式介绍

本文介绍了轻水热物性国际骨架表及其标准公式的发展过程,给出了最新骨架表和标准公式的出处。作者建议,在选用1977年前发表的轻水热物性表和函数关系式时应慎重,因为它们与最新国际骨架表及标准公式不相符。     

氦-氙混合气体物性对布雷顿循环影响分析

将对应态原理用于Chapman-Enskog理论修正,得到的半经验公式可较好地预测二元惰性混合气体物性。采用Fortran 95开发了氦-氙混合气体物性计算程序,分析了氦-氙混合气体物性随摩尔质量、温度、压力的变化关系。在此基础上分析了物性变化对空间布雷顿循环的绝热系数、对流换热性能、阻力特性的影响。结果表明：压力为2.0 MPa、温度为400 K时,随着摩尔质量的增加,氦-氙混合气体的绝热系数由0.40（纯氦气）增加到0.44（纯氙气）;混合气体相对于纯氦气的相对对流换热系数随摩尔质量的增加呈先增大后减小的趋势,在15 g/mol附近取得极大值;相对压损系数则随摩尔质量的增加单调递增。分析结果可为氦-氙混合气体在空间核反应堆电源中的应用提供设计依据。     

空间堆金属锂冷却剂热物性参数计算模型及程序开发

通过文献分析及理论研究建立金属锂热物性参数与温度、压强的函数关系计算模型,并利用FORTRAN语言开发金属锂热物性计算程序SNPS_LITHIUM。开发的计算程序可用于计算固态锂、液态锂和锂蒸气的热物性参数。     

电加热元件的结构和热物性对瞬态热工水力实验的影响

在热工水力实验中普遍使用电加热元件替代核燃料元件。然而 ,由于两者在结构以及材料热物性等方面存在差异 ,在稳态时核燃料元件与电加热元件的温度分布和储能不同 ,而在瞬态过程中两者热工水力响应不同。针对这一情况 ,首先分析了电加热元件与核燃料元件结构和热物性不同对实验的影响 ,然后介绍了减少这种差别的一种可行方法———功率控制法 ,同时指出了该方法的局限性     

堆芯熔融物被牺牲性材料稀释后的热物性计算

在压力容器内滞留熔融堆芯的过程中,应用牺牲性材料的堆芯熔融物稀释方案是先进轻水堆中一种新型的严重事故缓解措施。当堆芯熔融物被牺牲性材料稀释后,会形成三元或三元以上的熔融混合物。计算多元熔融混合物的热物性是进行牺牲性材料筛选、传热计算和评价稀释方案可行性的重要前提。本文比较了Fe₃O₄、TiO₂和Al₂O₃-3种候选氧化物牺牲性材料（OSM）的基本物性,并计算了熔融三元UO₂-ZrO₂-OSM混合物的密度、比热容、热导率和黏度。研究发现,为保证熔融结构发生翻转,需布置的Fe₃O₄材料的质量较大,而TiO₂和Al₂O₃材料的质量较小。混合物的比热容和热导率随着OSM添加量的增加而增大,而黏度随OSM添加量的增加而减小。混合物熔点T_c越小,在相同温度下混合物的黏性也越小。     

物性参数对氟盐球床堆传热模型不确定性和敏感性的影响分析

为了确保氟盐球床堆堆芯传热模型的预测能力满足安全限制,研究了氟盐冷却剂的物性参数对堆芯传热模型不确定度和敏感性的影响。采用统计学不确定性评估方法,将氟盐冷却剂物性参数(包括动力粘度、密度、比热容、导热系数)作为输入参数,选取经典传热关联式作为计算模型,分析了努赛尔数(Nu)的不确定性及其对物性参数的敏感性程度。结果表明,无论氟盐物性参数的概率分布为正态分布或均匀分布,计算得到的Nu的平均值非常接近,其分布形式都接近正态分布;同时发现,动力粘度是物性参数中对Nu影响最大的参数,并且呈负相关;导热系数对Nu的影响为负相关,密度和比热容对Nu的影响较小且均为正相关。     

沉积温度对疏松热解碳密度的影响

以乙炔为碳源气体,采用化学气相沉积的方法,在1100~1550℃范围内制备出疏松热解碳。利用图像法测定疏松热解碳的密度,用场发射扫描电镜检测了疏松热解碳的微观结构。结果表明:疏松热解碳密度在1100~1250℃范围内随沉积温度升高而升高,在1250~1350℃范围内密度随沉积温度升高而下降,到1350℃后密度趋于稳定;沉积温度为(1450±50)℃时,能制备出满足工艺要求的疏松热解碳。     

放射性固体废物热解焚烧处理的实验研究

为了适应焚烧处理含有较多塑料、橡胶等难燃成分的放射性废物的需要,中辐院开展了热解焚烧处理过程的实验研究。热解焚烧的特点是将固体物料的直接燃烧转化为挥发性热解产物的燃烧,燃烧易于完全。在小试与台架试验中确定了热解与燃烧过程的工艺条件,并选定了先于式高效除尘然后碱洗除酸气的烟气净化流程。在此基础上,与核工业某厂合作进行了冷中间试验验证。中试结果表明,在所用的工艺流程和工艺条件下,塑料、橡胶含量较大的废物可以得到完全燃烧,减容效果明显,过程进行比较平稳、易于控制。此过程还具有能耗低、烟气净化流程简单等特点。