微型铅铋反应堆小型化与轻量化设计优化方法研究

微型铅铋反应堆在实现核能综合利用方面具有独特优势,是未来可移动能源供给技术的重要选项,其小型化和轻量化是提高铅铋核动力装置总体性能的源头和关键。本文针对微型铅铋反应堆小型化和轻量化设计优化中的多物理、多变量、多约束耦合影响难题,首先通过分析燃料/冷却剂、固体慢化剂/反射层材料对堆芯临界尺寸及质量的影响开展了燃料/材料选型,然后采用自主开发的铅铋反应堆多物理智能设计优化平台DOPPLER开展了堆芯多因素协同优化设计,提出了一种小型化与轻量化的5 MWt微型铅铋反应堆概念设计方案MILLER-5,堆内装载核燃料139.8 kg,功率密度为114.8 W/cm^(3),换料周期为1000 d,堆芯具备平稳的反应性波动与平坦的功率分布,反应性系数均为负值,且稳态热工安全裕量较大。

常压塔顶回流系统多相腐蚀流的分布规律及露点腐蚀特性预测

针对某炼化企业常压塔顶回流系统,采用AspenPlus软件构建了多组分流体相态-离子平衡模型,获得了塔顶挥发管线内腐蚀性介质HCl、H_(2)S的气液平衡分布情况,实现了塔顶管道内腐蚀流体分布量化特性预测。结果表明:随着温度的降低,水相中组分HCl、H_(2)S的摩尔流量显著增加,通过初始溶解温度确定露点温度为101.2℃,露点处pH最低可达2.59,露点腐蚀发生在塔顶出口管线附近;塔顶出口管道有3个液膜覆盖率较高的区域,分别是挥发管线入口垂直管壁、弯头内壁和水平管下壁,在露点处大部分HCl气体溶解在冷凝水汇聚成的初始液膜中,因此初始液膜汇聚的区域就是腐蚀频发的区域。

我国本科职业教育治理的批判性思考:场域理论的视角

基于场域理论的视角,分析我国本科层次职业教育各场域及其组织间的互动情境,以此探寻不同场域与组织间的关系。立足科层管理、育人定位、职业技能和社会空间四个主要关系场域,思考如何突破科层权力失衡、育人资本缺失、职业惯习固化、社会资源协同不足等困局,进而结合组织与场域理论的适切性,分析路径过程为“入场准备”“中场适应”“出场联动”三个阶段。为应对关系场域形成的困局,提出应从以下三个场域阶段进行治理路径探究:首先是入场的环境建构,考虑权力与文化资本的完善;其次是控场的惯习重塑,重在加深职业行动能力;最后是出场的社会资本联动,关注治理的社会化发展,以期丰富我国本科职业教育治理思路,促进治理多样化发展。

小管径弯头畸变漏磁缺陷图像智能识别方法

为了解决小管径弯头不饱和磁化造成的缺陷漏磁信号图像畸变问题,实现弯头畸变漏磁缺陷图像智能化、高精度识别,提出一种小管径弯头畸变漏磁缺陷图像智能识别方法。采用MSRCR-HF图像增强算法处理弯头缺陷畸变图像,并在YOLOv5网络中集成CBAM和SPD-Conv模块进行网络优化,通过仿真建立弯头缺陷数据集输入网络中进行训练和测试。结果表明,提出的MSRCR-HF算法能有效解决弯头漏磁缺陷图像畸变问题,改进的YOLOv5模型在建立的数据集上具有较高的识别精度,矩形槽缺陷识别精度为95.5%,半球形缺陷识别精度为93.0%。该方法对于小管径弯头畸变漏磁缺陷智能识别具有较高的可行性,可提高管道安全检测效率。

基于隐式重启Arnoldi方法的中子扩散本征值问题求解及其降阶研究

中子扩散方程高阶谐波可用于重构堆芯中子注量率分布,但传统源迭代与源修正迭代法求解时的收敛速度慢,计算耗时长。采用隐式重启Arnoldi方法(Implicitly Restarted Arnoldi Method,IRAM)求解本征值问题的中子扩散方程获得谐波数据,通过本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)与伽辽金(Galerkin)投影相结合的方法构建POD-Galerkin低阶模型,并重构二维稳态TWIGL基准题中子注量率分布。研究结果表明:IRAM方法在求解中子扩散方程的高阶本征值和谐波问题上具有较高的精度;基于POD-Galerkin低阶模型重构中子注量率分布具有较高的保真性与计算效率,有效增值系数与参考解的误差为8.7×10^(-5),对角线上快群和热群中子注量率最大相对误差为2.56%,且低阶模型计算用时仅为全阶模型的10.18%。本研究为堆芯中子注量率重构提供了一种可靠且高效的方法,该方法不仅可用于重构稳态时堆芯中子注量率分布,还具有在瞬态情况下预测中子注量率分布的潜力,有望在未来的应用中进一步拓展。

一种基于深度学习的SRv6网络流量调度优化算法

目前SRv6网络中的流量调度方法主要是基于固定或启发式规则的方法,缺乏灵活调度整体网络流量的能力,难以适应动态的网络环境变化。针对SRv6网络缺乏关键流识别能力的问题,文章提出一种基于深度强化学习的关键流识别算法,建立适应网络动态变化的关键流学习模型,在不同的流量矩阵中识别出对网络性能影响最大的关键流集合。针对SRv6网络流量调度问题,文章提出一种基于关键流的流量调度优化算法,采用线性规划求解出每一条关键流的最优显式路径,并采用不同的路由方式对普通流和关键流进行负载均衡。实验结果表明,该算法可显著提升SRv6网络流量负载均衡能力,降低网络端到端传输延迟。

载人飞行航天员处置突发故障的能力训练需求分析与方法探索

载人飞行中处置突发故障的能力是航天员应具备的重要能力之一。介绍了中国载人飞行空间站任务组合体应急与故障的分类,利用胜任力洋葱模型从组合体应急与故障处理的内容、任务要求等方面对航天员具备的胜任能力由内到外分层剖析,得出组合体应急与故障处理胜任能力各元素,根据组合体应急与故障处理航天员应具备的能力特点构建了组合体应急与故障处理能力的结构模型;对训练的方法进行研究,并从训练的途径和举措方面出发对需要关注的问题开展了研究。通过多次在轨飞行任务航天员应对各类故障的处置情况及失压失火在轨演练中航天员的表现,验证了训练方法的科学合理性。

不同生草模式下降雨强度对土壤氮磷淋溶特性的影响

为探讨杨梅(Morella rubra L.)林中生草模式和降雨强度对氮、磷淋溶特性以及土壤养分的影响,本试验采用室内淋溶柱法模拟不同林下生草模式[紫花苜蓿(Medicago sativa cv.WL525HQ)单作、鸭茅(Dactylis glomerata cv.Amba)单作和紫花苜蓿-鸭茅混作],研究暴雨和大暴雨强度对淋溶过程(20、40、60 cm)中氮、磷流失以及土壤氮、磷养分的影响。结果表明:生草模式的差异对淋溶氮流失通量有显著影响,紫花苜蓿单作氮流失严重,60 cm处淋溶液中全氮和可溶性氮流失浓度较40 cm处孔隙水增加27%和29%,鸭茅单作能有效降低0~40 cm孔隙水和60 cm淋溶液中全氮和可溶性氮的浓度,60 cm较40 cm处均降低60%左右。生草模式和降雨强度能显著影响磷流失通量,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作较紫花苜蓿单作、鸭茅单作分别减少70%和60%。相关性分析表明,淋溶液中总氮、可溶性氮、全磷含量与土壤速效氮相关,并且随着降雨强度的增加,生草模式对速效氮的影响增大,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作后0~40 cm土壤速效氮含量最高为32.6 mg·kg^(-1),到60 cm处3种生草模式无显著差异。研究表明,暴雨强度下,鸭茅单作对减少氮流失通量有显著作用,大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作根平均直径和总根体积的增加,能提高土壤速效氮在20~40 cm处的截留,减少土壤中速效氮成分向深处的迁移,因此,推荐紫花苜蓿-鸭茅混作模式以减少极端降雨下氮、磷流失通量。

基于优化极限学习机模型的反应堆中子通量与k_(eff)预测方法研究

通过模拟和扩展人类智能,人工智能能够解决预测反应堆k_(eff)和中子通量等问题。本研究选用国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)反应堆作为研究对象,以稳态时的堆芯中子通量和k_(eff)为预测量,通过堆芯物理分析程序ADPRES生成数据样本后,利用极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)构建中子通量和k_(eff)的基础神经网络模型,随后通过随机森林(Random Forest,RF)评估特征值重要程度以建立各模型最佳输入特征子集,采用遍历方法确定隐藏层最佳神经元数目,最后使用鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)对其初始权值与阈值进行优化,进一步提高了模型的精度。研究结果显示:经降维优化处理后,神经网络的预测能力有较大提升,其中k_(eff)的预测精度提高了两个量级,中子通量的预测误差降低了87.24%,并且减少了模型训练时间。本文构建方法对快速评估堆芯物理特性有一定参考意义。

基于BP神经网络的高通量铅铋反应堆中子通量最大化设计方法研究

优化设计高通量铅铋反应堆对于缓解快中子研究堆辐照资源稀缺难题、支撑先进核能系统的发展具有重要意义。本文以提升堆芯中子通量水平为目标,针对高通量铅铋反应堆复杂的多维非线性约束优化问题,依托反应堆蒙特卡罗程序RMC和子通道程序Subchanflow,构建了基于BP神经网络(Back Propagation Neural Network)算法的预测模型,并结合Sobol指数法开展堆芯设计参数的敏感性分析,提出了基于BP神经网络动态代理模型(Dynamic Surrogate Model,DSM)更新迭代的设计优化方法,开发了高通量铅铋反应堆设计优化平台。以多功能超高通量堆为例开展堆芯栅径比、燃料芯块直径、活性区高度、径向反射层厚度的多堆芯参数协同优化验证,结果表明:该优化方法对堆芯中子通量密度与有效增殖因数keff的预测精度误差在0.1%之内,在4组堆芯设计变量单独作用和共同作用下对于最大中子通量的影响程度都按照反射层厚度<栅径比<活性区高度<燃料芯块直径的递增顺序排列,优化后的中子通量密度相比原始设计方案提高了15.41%,表明开发的高通量铅铋反应堆设计优化平台有效可靠。

基于MBSE的铅冷快堆非能动余热排出系统设计需求分析

针对传统的铅冷快堆非能动余热排出系统设计中存在开发效率低、迭代周期长、模型二义性等前期需求问题,本研究将基于模型的系统工程(Model-based System Engineering,MBSE)方法应用于铅冷快堆非能动余热排出系统设计需求中,结合设计流程进行系统架构的初步设计,该系统架构由需求分析、功能分析和设计综合三部分组成。结果表明:需求分析阶段生成的需求图和用例图可捕获系统需求并确定系统顶层用例;功能分析阶段绘制的时序图、活动图和状态机图可形成系统功能模型并提供早期确认与验证;设计综合阶段建立的白盒模型最终实现系统架构的分析与设计。采用该方法设计的系统架构可确保前后设计需求一致性,进一步降低设计风险并提高设计效率,可为数字化铅冷快堆非能动余热排出系统设计与优化提供应用参考。

动火作业场景下安全防护品识别方法

确保动火作业过程中多种安全防护品的配置是预防人员受伤的有效途径。为了解决复杂动火场景下安全防护品的实时监测问题,设计实现了一种基于YOLOv5的改进目标检测算法,记为Hot work-YOLOv5s。首先,在YOLOv5s算法的主干网络中嵌入空间深度转换卷积(Space-to-Depth Convolution, SPD-Conv)模块以取代原有的步幅卷积和池化下采样,减少细微特征信息的丢失。随后,在残差模块引入无参注意力机制(Simple, parameter-free Attention Module, SimAM),以增强特征表达能力,提高网络速度;最后,将原网络的边界框回归损失函数优化为WIoU(Weighted Intersection over Union)损失函数,采用动态非单调聚焦机制,加速网络收敛。在自制的动火作业安全防护品的数据集上,改进后的模型平均检测精度达到了96.8%,每秒处理帧数达到了89帧,所提出的算法满足动火作业人员安全防护品检测任务的准确性与实时性的要求,同时在场景干扰较大、受光照影响的成像上也有很好的检测效果,给动火场景下安全防护品的快速检测提供了一种新的方法。

组合型缺陷管道凹陷形成过程的应力应变响应研究

为研究组合型缺陷管道的凹陷形成过程,设计完成全尺寸管道外载试验,结合有限元模拟仿真,对组合型缺陷的凹陷形成过程的应力应变响应规律进行深入分析。研究结果表明:靠近缺陷中心处的测点应变变化速率快且幅度大;等效塑性应变最大值位于缺陷区域的轴向边缘处;不同凹陷深度下,管道残余应力状态不同,管壁弯曲发生变化;随着凹陷深度的增加,最大等效应力的位置逐渐偏离缺陷中心区域。研究结果可为组合缺陷管道安全评价提供参考。

FCM-FastICA的点蚀声发射信号分离识别方法

金属点蚀是一种破坏性和隐患较大的设备损伤形式。点蚀会产生声发射信号。点蚀过程中产生的多种声源类型会造成信号混叠,影响腐蚀进程的判断。针对点蚀信号混叠问题,提出一种模糊C均值聚类与快速独立分量分析算法相结合的点蚀信号分离识别方法。通过分析单、双点蚀声发射数据将点蚀分为钝化膜破裂阶段、点蚀诱导成核及发展阶段,由聚类确定信号类别并用快速独立分量分析分离混合信号,利用相关性函数验证分离效果。结果表明:单点蚀过程存在3类原信号,双点蚀过程存在7类信号,其中包含单个信号与混合信号;单个信号与原信号相关性极高,达到0.8以上,混合信号的分离分量与原信号相关性达到0.6以上,分离效果较好。该方法可对点蚀混合信号进行有效分离和识别,为腐蚀进程判断提供支持。

弹性边界梁振动特性模拟与人工弹簧刚度适配性研究

边界条件是梁、板、壳结构振动特性求解与分析的重要条件,基于弹性边界梁的振动方程模拟任意边界条件是目前分析的热点,对梁的动力学分析也具有更重要的意义。本文基于能量法,采用人工弹簧技术,构建任意边界条件下欧拉梁结构动力学模型。选取改进的傅里叶级数作为梁结构位移容许函数,通过瑞利里兹程序进行求解,得到欧拉梁结构的振动特性。通过与有限元(ANSYS)计算结果对比,验证方法的准确性。在此基础上,研究人工弹簧刚度值与结构刚度值的对应关系,对人工弹簧刚度取值给出建议,实现弹簧刚度与结构刚度的合理适配。

二苯乙烯型荧光增白剂光降解及检测研究进展

二苯乙烯型荧光增白剂因荧光效率高和稳定性强等优点,在造纸、纺织、化妆品和洗涤剂等方面应用广泛。近年来,国内外关于荧光增白剂的污染和检验方法的报道逐渐增多,引起社会的高度关注。总结了目前对二苯乙烯型荧光增白剂光降解机理研究和利用光降解解决污染的方法。简要概述了加速溶剂萃取、凝胶色谱、固相萃取法和QuEChERS等前处理技术,汇总了我国目前关于荧光增白剂的标准检测方法,重点综述了紫外光谱法、荧光光谱法、液相色谱法、液相色谱-串联质谱法和便携式检测等检测技术在二苯乙烯型荧光增白剂中的应用,并对二苯乙烯型荧光增白剂在法庭科学的应用做出展望,同时为治理其污染提出了一些建议,为我国建立二苯乙烯型荧光增白剂现实可行的法规提供了一些思路(引用文献122篇)。

430铁素体不锈钢薄板激光焊接背面飞溅和熔池动态的数值模拟

薄板的激光焊接对离焦量敏感,很小的离焦量偏差就会导致熔池不稳定。本文采用数值模拟的方法,研究了离焦量对0.6 mm厚430铁素体不锈钢薄板激光焊熔池动态行为的影响,分析了形成焊道背面飞溅的原因。结果表明,在目前所用的焊接工艺参数条件下,离焦量决定着激光热输入在熔池中的位置和分布。熔池中匙孔的深度随着离焦量的降低而增大,负离焦(-0.1 mm)形成穿透的匙孔,零离焦(0 mm)和正离焦(+0.1 mm)形成的匙孔尺寸较小。不同离焦量均形成具有束腰结构的熔透熔池,熔池表面和匙孔表面的流速最大。熔池高度方向上存在由中间束腰部位向上下表面流动的两个涡流,液体金属在熔池上表面由熔池后方向前方流动。匙孔中的蒸发作用力和表面的高流速使匙孔不断闭合,在底部形成封闭的气泡。背面飞溅只在负离焦条件下形成,零离焦和正离焦不产生背面飞溅。负离焦条件下,熔透熔池形成的初期在焊道背面形成小颗粒的滴落型飞溅,主要是由熔池重力和表面流动导致;在穿透匙孔形成的末期因为气泡破裂形成大颗粒的喷射型飞溅。正离焦条件下熔池的形态、流动较为稳定,预测的焊道横断面轮廓与实验结果吻合良好。

密封装置低气压激光焊工艺技术研究

通过对某型航空发动机密封点火装置起鼓现象的分析研究,制订了低气压氩气气氛激光焊的密封焊接方案。采用51.73 kPa压力下的氩气气氛激光焊,焊缝表面成形良好,焊缝内无气孔、裂纹等内部缺陷。激光焊焊缝不完全重结晶区范围比氩弧焊焊缝的窄34%,能够有效提升端接焊缝抗剪强度6%,满足产品连接强度要求。通过仿真分析及试验验证,在32.43~61.81 kPa氩气压力范围内进行低气压激光密封焊接,能够使盖表面的应力控制在196 MPa内,小于1Cr18Ni9Ti不锈钢的屈服强度,盖在极限环境下的形变均为弹性形变。通过对比仿真结果与试验结果,盖的仿真形变量与实测形变量基本吻合,低气压密封焊接工艺对产品使用过程中的形变有预防效果。

磷掺杂镍基硫化物超薄纳米片构筑多级微孔双功能催化剂促进高效水电解产氢

利用一步水热合成法在三维多孔泡沫镍(nickel foam,简称NF)表面构筑了由超薄纳米片交织互联形成的多级微孔结构复合材料。当初始混合料液中硫、磷物质的量之比为1∶1时,在120℃下水热反应24 h获得了以Ni3S2为主晶相、少量NiPS3为次晶相的镍基复合电催化剂(NiSP/NF)。得益于其超薄纳米片交织形成的独特二级微孔结构,其电化学活性面积较空白NF增加了近14倍,也为其在水电解析氢反应中的应用提供了充足的活性位点和界面通道。同时,受益于晶态Ni3S2和NiPS3所造成的晶格缺陷和强电子作用,材料的本征催化活性也得以显著提升。多方协同作用使得NiSP/NF在全水分解中均表现出优异的催化性能,在1 mol·L-1 KOH溶液中获得10 mA·cm^(-2)的电流密度,需要的析氢和析氧过电位仅为67和212 mV。在全水分解电解槽中,其获得100 mA·cm^(-2)的电流密度所需的槽电压仅为1.878 V,甚至在500 mA·cm^(-2)的高电流密度下需要的分解槽压也仅为2.558 V,优于商业贵金属催化剂,电解水产氢效率显著提高。NiSP/NF在全水分解中还呈现了极优异的长效稳定性及耐用性,在电流密度为500 mA·cm^(-2)时经过120 h的恒电流催化后,其增加的分解槽压不足0.03 V。

工业元宇宙实践与思考

工业元宇宙将数字世界和现实世界连接在一起,将实现信息、数据和决策的持续交互,赋能行业以数字化方式解决极其复杂的现实世界中的问题,改变组织的运作方式,创造巨大的社会效益。本文阐述了数字孪生与工业元宇宙的区别,给出了从数字孪生向工业元宇宙过渡的可行路径。通过西门子成都工厂基于生产计划的物流能力预测项目这一实际案例,展示了工业元宇宙的主要技术要素,即IoT、数字孪生、云计算等是相互组合应用,在工厂内部创造全新的协同方式,展示出工业元宇宙众多技术要素组合应用的广阔前景。