小型氦氙冷却移动式反应堆堆芯设计优化分析

小型移动式核反应堆电源能为偏远地区、事故应急等场景提供所需的电能和热能,而堆芯的轻量化和小型化是小型移动式核反应堆电源的设计重点。由此,基于前期概念设计,本研究提出了一个高可靠、长寿命的小型氦氙冷却固体核反应堆堆芯设计及其反应性控制方案。首先,在综合考虑反应堆寿命以及热工安全设计等限制条件的基础上,使用蒙特卡罗程序OpenMC进行了堆芯几何优化分析,得到了堆芯质量最小化的设计方案。其次,分析了含可燃毒物的布置优化方案,通过在堆芯靠近反射层附近的燃料棒中添加2%质量分数的可燃毒物Gd2O3,寿期初径向功率峰因子从2.22降低至1.43。最后,基于分层分块滑移反射层的反应性与功率控制方法,提出了反应性线性控制方案,该方案还可以保证事故情况下的反应堆安全。相关结果可为小型移动式核反应堆电源的堆芯设计及反应性控制提供参考。

基于Frenet-Serret框架的OFDR三维形状重构算法研究

为了更深入地研究光频域反射法(optical frequency domain reflectometry, OFDR)在形状检测,有效计算变形监测等应用场景下光纤的形状和位置,设计了一种利用分布式光频域反射技术测得的光纤应变数据来重构三维形状的算法。与已有算法相比,在数据处理环节加入了样条插值,从而使得形状还原精度提高,并利用仿真实验对算法进行了验证。首先设计了通过应变数据得到三芯光纤曲率和弯曲方向采样值的计算方法,结合Frenet-Serret公式构造了曲线方程;然后利用有限元分析软件对空间S形应变数据进行建模并提取,带入已设计的算法求解,在三维空间中重建S形光纤;最后得出位置误差随着光纤长度的增加逐渐增加,均方根误差计算结果为0.996 mm,单位长度误差最大值为0.082 4%。结果表明,该算法能较好地恢复原始曲线,具有一定的工程价值。

光学自由曲面反射镜模芯的镜面成型磨削

采用精密修锐修整的圆弧形粗金刚石砂轮在CNC精密磨床上进行了数控成型磨削加工,实现了高效镜面磨削。分析金刚石砂轮圆弧形轮廓的成型修整原理,建立了圆弧形修整的数控模式。通过建立曲面数控成型磨削的行走轨迹算法,实现了自由曲面的圆弧包络成型磨削加工。分析了磨削工艺参数和砂轮出刃形貌参数与超光滑表面形成的作用机制,进行了镜面磨削试验并检测表面微观形貌和粗糙度,分析实现镜面磨削的脆/塑性磨削转换机理。理论分析表明,降低砂轮行走速度,提高砂轮转速以及改善出刃形貌可以获得纳米级粗糙度的超光滑磨削表面。试验结果显示,先将砂轮修锐修整再控制砂轮行走速度小至15 mm/min时,表面粗糙度小于10 nm以下,且微观加工表面没有发生脆性破坏,形成镜面。加工高速钢自由曲面时,面形误差(PV值)可以达到10μm以下,表面粗糙度Ra可以达到约16 nm。实验结果表明:利用数控技术和粗金刚石砂轮可以实现自由曲面模芯的高效镜面磨削加工,保证了高精度的光学自由曲面反射镜注塑模芯。

并行核外区域分解算法在电磁辐射中的应用

本文提出一种基于并行核外高阶矩量法的区域分解算法。该算法在传统区域分解的基础上,通过引入并行计算以及核外技术,显著减少了内存需求和计算时间,从而极大地提高了矩量法处理电大尺寸目标的能力。首先对Ku波段反射面天线的辐射方向图进行计算,并与矩量法整体计算的结果进行对比,验证了该方法的准确性。接着对Ka波段反射面天线的辐射方向图进行了仿真计算,数值结果表明该算法可以有效地解决这一类型的复杂电磁工程应用问题。

随钻双感应测井仪背景影响研究

分析随钻双感应测井仪背景影响对仪器研制具有重要的实际意义。本文通过COMSOL有限元软件数值计算分析背景参数(金属钻铤、反射层和磁芯)在不同地层电导率下对随钻双感应测井响应特性的影响,揭示了响应机理。当钻铤电导率大于107S/m时,钻铤对深感应响应的影响很小,对浅感应的影响不能忽略。钻铤长度变化对仪器的响应影响可以忽略。视电导率与钻铤半径近似线性关系。在地层电导率小于1S/m时,钻铤对深、浅感应的响应影响不大。反射层改变了钻铤对基值的非线性影响,随地层电导率增加,深感应的基值影响非线性减小,浅感应的非线性增加。深、浅感应的响应随着磁芯相对磁导率的增加非线性增加,相对磁导率在100至200之间时,对信号增强最明显。深、浅感应在磁芯实心与磁芯空心作用下的响应的比值约为固定值1.2。

基于圆锥反射微小孔径工件内壁图像检测方法

介绍一种新型的基于圆锥反射镜的内壁图像获取方法,用以检测4～10 mm孔径的内壁图像。在小孔内引入圆锥反射镜作为反射装置;采用工业CCD相机作为图像采集设备,用以获取反射镜上的反射图像;利用数字图像处理技术将圆环形图像变换为矩形展开图。方案简单新颖,具有可行性和实用价值,且获得图像分辨率高,由理论计算可达10μm级别。

基于电加热管系统技术的反射镜注塑模具设计

以汽车前大灯反射镜为研究对象,根据其结构特点以及使用性能,设计了一套电加热管控制系统的模具。该汽车前大灯反射镜有3个倒扣,因此需要设计3个侧抽芯机构。研究了模具的浇注系统、排气系统、成型零件、温度控制系统、侧向抽芯机构、定位导向系统和脱模系统,比较了该注塑模具设计与传统设计方法的差异。该模具生产效率高、可靠性好。

筒灯玻璃反射罩模具的抽芯结构改进

对筒灯玻璃反射罩模具的原抽芯结构的工作过程进行了分析,针对其在实际生产中存在的缺点,对模具的抽芯结构进行改进,提高了玻璃反射罩的成型质量和模具使用寿命。

堆芯金属反射层组件在空气中动力特性计算与试验研究

为研究某新型反应堆堆芯金属反射层组件的动力特性,本文以某在建机组堆芯金属反射层组件为研究对象,建立了该组件的有限元模型,计算了其在空气中的动力特性。针对堆芯金属反射层组件结构大、质量重的特点,开发了大冲击力力锤,并在实际组件上进行了试验模态分析。研究结果表明,有限元法计算及试验模态分析获得的堆芯金属反射层组件在空气中的振型相同,固有频率吻合较好。有限元模型可以准确模拟堆芯金属反射层组件的动力特性,可用于后续流致振动响应的计算分析和组件设计过程中动力特性的校核及优化。

AC—600堆芯设计

本文叙述了 AC-600的堆芯核设计、热工水力和屏蔽设计.为了改善燃料利用和提高反应堆的安全性,在堆芯设计中,采用了低功率密度堆芯、较大的负反应性温度系数、机械谱移控制、钆可燃毒物、灰棒及不锈钢反射层等先进技术。

小型铅基快堆反射层优化设计研究

以SEALER铅基快堆为研究对象,从反射层材料对堆芯中子学物理特性影响的角度出发,评估了各种不同反射层材料对堆芯寿期、堆芯能谱、堆芯功率分布的影响。结果表明,在不考虑增加反射层组件圈数、不改变反射层组件结构的情况下,采用BeO作为反射材料,反射层区域的能谱最软,外圈燃料组件功率提升程度最大,堆芯寿期较原设计得到有效延长,堆芯径向功率分布更为平坦,中子经济性更好;针对反射层厚度对堆芯寿期的影响,开展了敏感性分析,发现Y3Al5O12反射层对厚度敏感性最高,增加Y3Al5O12组件的圈数可以使堆芯寿期大大延长;对于反射层组件的结构,在保证反射体总体积不变的前提下,不同组件结构对堆芯寿期和径向功率分布的影响较小。综合考虑各因素,推荐采用BeO作反射材料、独立式反射棒的方案作为优化设计方案。