核反应堆刚凸-包壳微动损伤裂纹行为研究

核燃料棒组件中包壳管与刚凸之间发生的微动行为可能引起组件的破坏失效,严重时会威胁反应堆安全。为此,以核燃料棒中刚凸-包壳结构为研究对象,针对其在微动行为下裂纹的萌生及扩展问题,通过有限元仿真的方法展开研究。研究结果表明:在微动过程中包壳管接触区始终处于受压状态,滑移区中裂纹受剪应力控制,在包壳管涂层基体界面开裂并沿着界面蜿蜒扩展,导致涂层剥离;在混合区和部分滑移区中,裂纹受剪应力和正应力同时作用,起裂于包壳表面或次表面向内部扩展;刚凸-包壳结构微动行为中,剪应力是导致包壳管损伤的主要因素,对裂纹的萌生和扩展起主导作用。

多层结构包壳和非刚体芯块力学建模及应用

针对事故容错燃料(ATF),基于有限差分法开发了多层圆柱体力学模型。将新模型植入FRAPCON4.0程序中,并替换了原有Fracas模型。通过对相同对象计算,对比了新旧模型的特点并验证了新模型的合理性和先进性。对比发现,大部分参数结果吻合良好,佐证了非刚体芯块假设对于传统燃料具有一定合理性,但旧模型对接触压力的预测过于保守,改进后程序的预测结果更合理。最后,分析总结了所开发新型多层结构包壳模型和改进后FRAPCON 4.0在燃料性能分析中潜在的应用。

感应钢包炉的电磁特性与结构优化

感应钢包炉是国外新发展的二次精炼与加热设备，具有高效低耗、无污染等优点。在电磁场与包壳结构数值分析的基础上，探讨了感应钢包炉熔炼过程的电磁特性，依此提出了改进的感应钢包炉包壳结构。模拟显示，新的包壳结构可使钢包炉的电热效率提高８％～１０％，使钢包炉的总能耗降低５％，且包壳的分瓣数可控制在４～８。

感应钢包炉的电磁与结构特性

通过电磁场数值计算对感应钢包炉的电磁场设计和包壳结构进行研究，结果表明，感应钢包炉内磁轭的安装量应在Ｒ／Ｒ１＝０．３～０．４、Ｓ／Ｓ１＝０．４～０．５范围内；为降低包壳涡流损耗，感应钢包炉炉壳分瓣数应为１０～１４。

核壳结构ZIF-67@CuO_x催化剂及其低温CO-SCR脱硝研究

通过封装法在常温下成功制备出纳米颗粒ZIF-67包覆八面体核壳结构的ZIF-67a/b@CuOx(a/b=4/1,2/1,1/1,1/1.5)低温脱硝催化剂,并利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)等对催化剂进行表征,考察了不同ZIF-67包覆量对催化剂形貌、结构组成、比表面积大小以及选择性催化还原(SCR)性能的影响。结果表明,HKUST-1烧结为八面体的CuOx相,具有良好的负载能力,ZIF-67保持其原有形貌、晶型和高比表面积;在a/b为4/1时ZIF-67具有较好的均一性和分散性,催化剂比表面积增大,其低温催化脱硝性能最好。CO-SCR催化性能测试结果显示,ZIF-674/1@CuOx在脱硝温度150和225℃时分别达到86.5%和95%的脱硝率。ZIF-674/1@CuOx相比ZIF-67达到相同脱硝率(86%)的温度降低50℃。ZIF-674/1@CuOx具有1 168.410 m^2/g的最大比表面积,为反应提供更对界面和有效接触,提高催化还原脱硝效率。