分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-28
摘要： 未知放射源搜寻定位是核安检、核应急领域的重要研究课题。为提高寻源效率、适应多源环境探测，提出了一种融合到达角的粒子滤波寻源方法。首先，构建了自主定位与到达角感知相结合的放射源搜寻硬件平台，给探测器引入了位置和角度信息；其次，在粒子滤波基础上考虑到达角信息，动态收缩放射源搜寻区域，进而提高搜寻效率；最后，在自主寻源路径规划中采用到达角引导的机器人姿态调整，增强机器人寻源的灵活度。仿真实验证明此方法可正确有效工作，利用放射源开展的测试进一步验证了该方法对于多源搜寻的实用性。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-26
摘要： CF系列燃料组件是中核集团自主研发的先进三代核电反应堆核心部件，为分析CF2燃料组件在多对中值工况下，驱动线运动部件在水和空气中的摩擦力与落棒性能，采用1：1的CF2模拟燃料组件配合自主设计研发的可调节旋转式顶盖首次实现了多个错对中值的集成，能够对多个错对中值进行科学准确的调节。获取了驱动线在水和空气两种介质中全行程、多错对中值工况下的摩擦力与落棒性能数据。落棒总时间和棒到缓冲口时间均随着对中值增加而增大，但缓冲时间基本保持一致。燃料组件与控制棒在最大对中值工况下运行良好，摩擦力没有超过允许极限值，也未发生在大对中值工况下的卡棒现象。该研究结果为CF系列燃料组件的设计定型、安全评定与软件开发提供了重要的试验依据，其方法可推广至后续CF3等燃料组件的科研项目中。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-25
摘要： 由于仅提取了核电机组振动信号的单一特征，导致核电机组振动故障检测方法的检测效果不佳。因此，设计了基于DBN和多传感器数据分解的核电机组振动故障检测方法。获取核电机组振动信号数据，对获取的多传感器数据进行平滑计算与融合处理，在DBN的作用下，提取出核电机组振动信号的多个特征，计算不同特征的敏感性指数和模糊熵，对振动信号特性进行分析，构建对应的振动故障检测模型，求解核电机组振动故障信号。实验结果表明，在该方法的实际应用中，AUC-ROC曲线面积更接近于1，检测效果更好。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-24
摘要： [目的] 为解决现有移动式反应堆的研发水平不能满足GB11806-2019《放射性材料安全运输规程》的相关要求，无法在国内的监管体系下取得运输许可的问题，[方法] 本研究根据美国联邦法规10CFR71§12条款的相关要求对移动式反应堆在运输中可能遇到的事故种类进行梳理，并以事故后果最为严重的与油罐车发生撞击作为设计基准事故，对假定功率为20MWt的移动式反应堆在设计基准事故下的事故风险进行计算。[结果] 计算得出移动式反应堆在每年运输一次的条件下设计基准事故的发生概率为9.7×10-6/年，反应堆冷却1年后在设计基准事故下对工作人员的辐照剂量为810mSv；冷却5年后在设计基准事故下对工作人员的辐照剂量为590mSv。[结论] 设计基准事故下移动式反应堆的事故后果远超过SSG-26《Advisory Material for the IAEA Regulations For the Safe Transport of Radioactive Material》和GB18871《电离辐射防护与辐射源安全标准》对工作人员受到的辐照剂量限值，并且设计基准事故的发生概率没有满足我国超设计基准事故10-7/年的筛选要求。因此有必要在移动式反应堆运输过程中采取包括武装押运和路线规划在内的管理措施以降低设计基准事故的概率并采取相应的防护措施缓解设计基准事故后果以满足核安全部门的监管要求。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-23
摘要： 地浸采铀是我国天然铀生产的主要工艺，其建设、运行和退役存在的环境保护问题已受到广泛关注。介绍了地浸采铀“三废”产生情况，提出了抽大于注比例确定、钻井泥浆处理处置、监测井布置、地下水本底值确定、监测井数据异常判定、工艺废水处理、蒸发池运行管理、地下水修复目标值确定、地下水修复和废物最小化等十大关注问题，讨论了当前技术和管理现状，指出了未来地浸采铀环境保护领域的主要任务和研究方向，以期为我国地浸采铀的可持续发展提供参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-23
摘要： 目前压水堆电厂控制以传统PID (Proportional Integral Derivative) 控制器为主，虽然已有采用先进控制算法提升控制系统性能的研究，但大多都只针对单个控制系统，未能充分考虑多个控制系统之间存在的互联耦合。为了从顶层协调多个控制系统提升整体控制性能，本文提出了基于粒子群优化算法的压水堆控制系统设定值决策优化方法，构建了优化所需的决策目标函数及决策优化需要满足的运行约束条件。建立的智能决策系统，考虑压水堆的运行实际进行设定值离线优化，根据运行工况进行在线智能决策。本文以压水堆核电厂运行中的典型过程为例进行了设计的智能决策系统仿真实验，并对仿真结果进行分析，仿真结果表明所提出的智能决策系统可以有效减小系统的ITSE和峰值，提升了压水堆电厂控制系统的整体控制性能和安全裕量。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-21
摘要： 神经网络可以基于大量数据学习输入输出变量之间的关系，具有强大的拟合能力，在包括核工程计算领域常用作程序的代理模型。中子输运计算作为中子学模拟的核心环节之一，其耗时较长的问题可以通过利用神经网络模型来解决。然而，神经网络模型具有一系列超参数需要设置，而手动调节这些超参数工作量大，重复繁琐，只能依靠经验进行，而且求解不同问题时这些超参数不可复用。为了解决以上问题，本文提出了一种采用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)算法来调节神经网络超参数，结合了学习率衰减、损失函数优化方法，它可以针对不同问题的数据集，自动搜索超参数的最佳组合，以获得最佳性能，具有很高的灵活性和效率，泛化性强。本文对 TAKEDA基准题得到的堆芯关键参数进行拟合，结果表明有效增殖因数keff的平均误差在150pcm以内，TAKEDA1数据集上区域积分通量Φ的平均误差率为1.72%，最大误差率为7.56%。该研究可为人工智能在堆芯物理计算理论的应用提供一定参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-12
摘要： 为更好的理解和掌握熔盐换热器的运行特征，并给熔盐堆中换热器的设计和运行累积经验，本文以美国橡树岭国家实验室10MWt熔盐实验堆（MSRE）用的主换热器为研究对象，基于该换热器的设计参数，应用管壳式换热器的理论计算方法（包括Kern方法和Bell-Delaware方法）、换热器设计软件HTRI Xchanger Suite和计算流体力学方法（Computational Fluid Dynamics, CFD）对换热器的关键性能指标（如换热系数、压降和换热功率）分别进行了计算分析，并与MSRE主换热器的实验数据进行比较分析。结果表明：两种理论计算方法（Kern方法、Bell-Delaware方法）、HTRI软件及CFD仿真模拟的结果与实验结果的差异均在可接受范围内，其中Kern方法与MSRE实验所得的换热量相差最大、约为15%，HTRI软件模拟与MSRE实验所得的总换热系数相差最小、为0.16%；理论计算方法、换热器设计软件及CFD仿真均不同程度适用于熔盐-熔盐换热器设计，且CFD仿真还可对换热器内部传热和流动细节进行直观描述。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-12
摘要： 在物理试验中准确测量控制棒价值对于反应堆安全运行有着非常重要的意义。开展基于六角形几何的多群时空动力学计算方法研究，基于此，开展适用于六角形几何的先进动态刻棒方法研究。该方法适用范围广，测量精度高且测量过程快。利用田湾VVER动态刻棒试验数据对该方法进行了验证，结果表明基于该方法所测量的控制棒价值与理论值偏差在10%以内，计算精度较高，且该方法计算时间较短，计算效率高。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-11
摘要： The Dynamics beamline (D-Line), which combines synchrotron radiation infrared spectroscopy (SR-IR) and energy-dispersive X-ray absorption spectroscopy (ED-XAS), is the first beamline in the world to realize concurrent ED-XAS and SR-IR measurements at the same sample position on a millisecond time-resolved scale. This combined technique is effective for investigating rapid structural changes in atoms, electrons, and molecules in complicated disorder systems, such as those used in physics, chemistry, materials science, and extreme conditions. Moreover, ED-XAS and SR-IR can be used independently in the two branches of the D-Line. The ED-XAS branch is the first ED-XAS beamline in China, which uses a tapered undulator light source and can achieve approximately 2.5 × 1012 photons/s•300 eV BW@7.2 keV at the sample position. An exchangeable polychromator operating in the Bragg-reflection or Laue-transmission configuration is used in different energy ranges to satisfy the requirements for beam size and energy resolution. The focused beam size is approximately 3.5 μm (H) × 21.5 μm (V), and the X-ray energy range is 5–25 keV. Using one- and two-dimensional position-sensitive detectors with frame rates of up to 400 kHz enables time resolutions of tens of microseconds to be realized. Several distinctive techniques, such as the concurrent measurement of in-situ ED-XAS and infrared spectroscopy, time-resolved ED-XAS, high-pressure ED-XAS, XMCD, and pump–probe ED-XAS, can be applied to achieve different scientific goals.
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-10
摘要： 根据HL-3装置电子回旋共振加热(ECRH)系统的需求，完成了天线系统的设计与研制，并对天线进行了测试与安装。HL-3装置ECRH天线系统由三个天线组成，包含一个中平面天线和两个上斜天线，三个天线位于装置弱场侧的同一扇段，可协同完成加热、新经典撕裂模(NTM)控制等功能。目前已经完成其中两个天线的设计、制造和测试，另外一个天线完成了发射光路的设计。测试结果表明，中平面天线和上斜一号天线控制精确、快速，达到了装置实验使用的要求。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-10
摘要： 核电机组在高负荷工况下，给水泵转速调节系统与主/旁路阀调节系统形成耦合，导致控制系统出现调节震荡情况，对执行机构的可靠性和耐久性带来挑战，同时对核电机组的安全稳定运行带来影响。故如何解决高负荷工况下控制系统耦合震荡问题至关重要。深入分析多基地波动曲线，发现执行机构响应特性慢，不能及时跟随控制系统的响应速度，是造成调节波动的主要原因。通过执行机构响应特性曲线评估，优化阀门执行机构参数，实施比例增益、速度增益、最小回路增益匹配设置，实现小信号跟随性好、大信号超调性低、时间响应特性快三方面的响应特性优化，提升执行机构兼具小信号、大信号时良好的响应和控制特性。从执行机构调节特性的角度提升高负荷下蒸发器水位控制的稳定性。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-09
摘要： 在中性束注入器中，量热靶是非常重要的水冷部件之一，承担着接收和测量束功率的任务。除此之外，利用内置热电偶阵列的方式，可以即时的监测靶板不同位置的温升，进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二号中性束注入束线上，量热靶的设计采用了一种利用直线推杆机构实现升降，并采用“W”字型靶板结构实现中性束能量的吸收。此外，利用Ansys Workbench的流体计算模块对量热靶在满功率运行状态下的温度分布做了模拟计算，结果显示量热靶的设计满足二号中性束注入束线的使用要求。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-08
摘要： 高放废液贮存厂房是乏燃料后处理厂中必不可少的重要设施，其稳定运行关系到整个厂区的生产安全。文章依据设计标准并结合工程实践，阐述了高放废液贮存厂房的工艺系统设计，包括高放废液贮存及输送系统、循环冷却水系统、高放废液搅拌系统、工艺尾气处理及贮槽稀释空气系统等等。以实际工程项目为例，介绍了高放废液贮存厂房的整体布置形式、工艺设备及管道的布置特点，可为后续高放废液贮存厂房的设计及其他核化工项目的设计工作提供借鉴和参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-07
摘要： 蒸汽发生器传热管是压水堆核电站一回路的关键压力边界，正常运行及事故条件下的系统运行参数，直接影响着传热管结构的完整性。为进一步对传热管的结构响应特性进行研究，建立了两种主流排列方式的传热管局部模型，并分别进行了正常运行和典型事故参数下的流固耦合计算和对比分析，获得了一、二次侧流体共同作用下的传热管关键部位的载荷变化规律。结果表明，在相同的流动条件下，传热管叉排模型的应力和变形均大于顺排模型；传热管根部横截面的等效应力沿壁厚方向先减小再增大，中部横截面的等效应力沿壁厚方向呈现近似线性降低；在传热管根部区域，内、外壁面的等效应力沿轴向高度先迅速降低而后快速升高，并形成应力平台。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-06
摘要： 安全壳作为核电站的最后一道屏障，在极端情况下能够承受事故产生的内部压力，防止放射性物质泄漏。非能动安全壳冷却系统能够将安全壳内部的热量及时导出至外部循环水箱，降低事故发生时安全壳内部的温度和压力，对于保证安全壳的完整性具有重大作用。为有效评估非能动安全壳闭式冷却系统的安全性和可靠性，减少核事故的发生概率，利用数值模拟的方法对 HPR1000 中非能动安全壳闭式冷却系统进行模化分析，并对比已有实验结果进行模型验证。获得了安全壳内换热器管外传热系数、PCS 水箱温度、换热器相对高度等参数对非能动闭式冷却系统性能及启动时流动传热特性的影响规律，并以此来估算安全壳的临界值用以优化非能动安全壳闭式冷却系统，增强安全壳的安全性和可靠性。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-01
摘要： 天环一号（CAT-1: China Astro-Torus 1）是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。本文根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求，采用线电流简化模型，基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法，对悬浮磁体稳定性进行了分析计算，给出了装置悬浮磁体、托举线圈和TSR线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明：对于CAT-1装置的悬浮磁体1200kg、电流5MA、悬浮距离2.0 m设计目标，托举线圈半径最优值为1.7 m，相应的电流为 3.49 kA，为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制，平衡点附近工作区域应限制在Δz < 100 mm、er < 50 mm、α< π/24。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-29
摘要： 为推动“一带一路”共建国家能源合作需求多元化发展，解决新丝绸之路经济带沿线上安全、高效的能源供应需求，提出了固有安全一体化小型氟盐冷却高温堆FuSTAR设计方案。为验证FuSTAR反应堆自身负荷跟踪运行的能力以及其安全性，对FuSTAR系统进行了详细的热工水力和控制系统的建模计算，并深入分析了其抗干扰特性和负荷运行跟踪能力。在不依赖外部控制系统的情况下，小型氟盐冷却高温堆FuSTAR展现出了一定的负荷跟踪能力，这主要归功于其具有固有安全特性，使得反应堆能够在负荷变化下实现自我稳定与调节。在采用冷却剂出口温度恒定控制方案后，FuSTAR的核反应堆负荷跟踪能力得到了进一步增强，在10%FP负荷阶跃变化以及5%FP/min速率线性升降负荷的测试中，核反应堆功率的超调量均严格控制在5%以内，充分满足了反应堆安全运行的要求。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-27
摘要： 研究针对核反应堆板状燃料组件出现的鼓泡现象，利用Fluent软件进行了数值模拟研究，并对比了裂变气体鼓泡和以往研究中固体鼓泡的区别。研究发现：气体鼓泡会导致局部温度升高，鼓泡周围热通量密度提高3倍，但燃料板整体热通量变化较小；鼓泡的形成会使鼓泡局部换热能力提高约10%，鼓泡侧热通量提高4%左右；在高流速条件下，鼓泡的存在会导致燃料板两侧流体产生较大的压力差，使得燃料板发生变形，甚至堵塞流道。研究结果为板状燃料元件设计和安全评估提供了重要参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-24
摘要： 射频功率源是负离子源中性束注入电源系统的重要组成部分，它为射频离子源产生等离子体和维持稳定放电提供射频电流。根据设计指标提出了全固态功率放大器设计结构，并对射频通路环节的缓冲放大电路、预推动放大器、功率放大器、功率合成器、输出匹配和滤波进行了设计与分析。最后过实验实现了150kW的射频等离子体放电，验证了这一拓扑结构的可行性。
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