基于卷积神经网络的氢氦协同效应下的空洞演化预测

[目的]了解辐照引起的核结构材料的降质过程对于反应堆安全运行至关重要.然而,由于辐照损伤实验和基于物理的多尺度模拟存在时间和资源密集性的特点,无法快速评估材料的空洞演化行为.[方法]应用卷积神经网络(CNN)对空洞尺寸和数密度进行预测,并在现有的实验数据范围外,对氦和氢注入量在连续参数变化范围内的相关性进行预测.[结果]经过参数优化的CNN可以很好地克服实验数据不足的限制,仅利用元素组分和环境参数即获得准确的数值回归.[结论]这项工作证明了CNN预测氢氦协同效应下辐照损伤的可行性,对核材料的优化和反应堆安全运行具有实际意义.

预冷发动机氢氦PCHE通道换热与热应力数值分析

基于高超声速预冷发动机闭式氦布雷顿循环中印刷电路板换热器(PCHE)的应用,对PCHE氢氦通道的热固耦合特性进行了数值研究,着重阐述了热侧氦参数对换热的影响机制。探究了热侧壁温和换热系数的变化特征及其对冷侧换热的影响。考察了通道截面温度和湍动能的分布情况。通过熵产和综合换热系数评价了PCHE通道的性能,进行了通道热应力分析,建立了热侧和冷侧换热关联式(误差在±15以内)。结果表明:热侧压力对换热仅有微弱影响;热侧流量提高对热侧和冷侧换热均有增强作用。热侧进口温度下降导致热侧和冷侧换热减弱;热侧进口温度提高造成通道熵产显著增加,热侧流量增加造成通道熵产显著减小;高热应力出现在冷热流道之间和壁面两侧,局部最大热应力达到25 MPa。

钯膜分离氢氦过程中浓差极化现象

根据设计,未来聚变堆等离子体排灰气中除了氘氚还含有以惰性气体为主的杂质气体,会在钯膜纯化氢同位素的过程中产生不容忽视的浓差极化现象,降低排灰气的处理效率。针对这一现象,以氢氦混合气为源项,研究了钯膜在分离氢氦过程中浓差极化对渗氢性能的影响,利用极化系数对浓差极化的程度进行评估,并考察了渗氢驱动力、氦气浓度以及原料气流量对极化系数的影响。结果表明:在150,300,450kPa时的H2/He选择性分别为37 460,18 347和7935,可以看出钯膜致密性良好;浓差极化系数随着渗氢驱动力和氦气浓度的升高而增大,对于原料气流量的变化则呈现相反趋势。

氢氦二元混合工质脉管制冷机实验研究

】首次采用氢氦二元混合工质在脉管制冷机中进行了实验研究。试验结果表明：在其它运行参数不变的情况下，采用氦氢二元混合工质可以提高脉管制冷机在８０Ｋ温区的制冷量，当氢的摩尔浓度为２０％时，其制冷量比纯质氦提高了约１０％。

氢氦混合工质脉管制冷性能研究

由于氢气具有优越的传热和流动特性,有望减少脉管制冷机回热器的流动和传热损失,从而可获得高于纯氦工质的制冷性能。从氢组分对循环热力学性能、流体流动与传热性能等因素的影响角度出发,开展了氢一氦混合工质脉管制冷性能研究,并在30K温区进行了实验验证,获得了比纯氦更好的制冷性能。

微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究

进行了微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究。系统运行参数的优化试验结果表明,不同的氢氦配比下,微型同轴脉管制冷机系统的最佳运转频率为15.5～17.2 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。气库小孔阀和双向进气阀均存在最佳开度,在试验系统中气库小孔阀最佳开度为70°,双向进气阀最佳开度为30°。同时,氢氦混合工质的试验结果表明,在其他运行参数不变的情况下,随着氢气摩尔分数的减少,系统最低制冷温度逐渐降低,当氢气摩尔分数小于20%时,系统最低制冷温度接近纯氦水平。在100～120 K温区,氢氦混合工质能提高系统的制冷量,当氢气摩尔分数为20%时, 系统制冷量比纯氦时提高了13.5%～16.5%。

PdY净化器的氢氦分离性能

对PdY净化器及传统净化器的透氢速率和氢氦分离性能进行了研究,结果表明：PdY净化器透氢速率随压差的增大而增大,压差在0.004~0.04 MPa的范围内,其透氢速率约为传统净化器的3倍;而采用PdY净化器进行氢氦分离时,可显著缩短氢氦分离时间。经过长时间循环分离后,3种组分的氢氦混合气均得到了较好的分离,氦气中氢气体积分数均降至0.03%。

核聚变堆面向等离子体钨基材料氢氦效应的第一性原理研究

钨基材料以其高熔点、高导热率、良好的抗中子辐照和抗溅射腐蚀等优异性能,被视为未来核聚变装置中最有前景的面向等离子材料.在聚变服役环境下,14Me V的高能中子以及低能氢/氦粒子流对钨基材料造成严重的辐照损伤.研究材料的辐照损伤与氢氦效应机理对揭示辐照引起材料微观结构与性能的变化以及探索开发新型抗辐照材料具有重要的意义.近年来,随着计算模拟技术的发展,多尺度模拟方法在聚变堆材料辐照损伤与氢氦效应机理研究方面有着广泛的应用.本文主要结合作者近几年的研究实践,介绍了第一性原理方法在钨中氢氦效应机理方面的一些进展,揭示了钨中基于空位和杂质的氢/氦泡级联成长机制,建立了过渡族合金元素与辐照点缺陷以及与氢/氦相互作用数据库,从而为高性能钨基材料合金化元素的筛选及其制备实践提供理论指导.

常用核金属结构材料在辐照过程中的氢氦行为研究进展

核能作为一种清洁可再生能源在21世纪被全世界关注和重视。在服役过程中,核反应堆的结构材料不仅受到高能中子的辐照,还受到嬗变反应产生的氢氦元素影响,使材料损伤加深,导致服役寿命不足,甚至可能诱发重大事故。因此,在氢氦作用下,研究辐照产生的缺陷与材料受到的辐照温度、辐照剂量,损伤比等因素的关系,以及位错环、氦泡和空洞在材料中的产生机制和演化行为对核金属结构材料的发展至关重要。结合国内外相关研究结果,综述了典型核金属结构材料在辐照过程中的氢氦行为,探讨了氢氦元素与辐照缺陷之间的影响机制,以期为后续新型金属结构材料的性能预测和服役可靠性评价提供参考。

径向流氦氢分离床穿透特性实验与模拟分析

为系统深入研究径向流氦氢分离床的吸附穿透性能,指导结构设计,本研究借助COMSOL Multiphysics软件耦合材料吸氢动力学方程、流体流动动量方程和质量传递方程,建立了径向床穿透数学模型,并结合实验验证了模型的可靠性,利用模型对特性参数进行参数化扫描,分析其对穿透性能的影响。结果表明,穿透实验结果与模拟数据符合较好,模型可靠。通过分析温度、高径比及孔隙率等参数对床体穿透性能的影响,推荐氦氢分离床床体参数如下:床体吸附温度为室温~343 K,在该温度范围内升高温度对传质区长度及出口处浓度-时间曲线影响较小;随着高径比的增加,床体效率明显下降,其中高径比为2.00~8.33时,维持高效率的时间较长;随着孔隙率的增加,床体吸附效率明显下降,考虑床层的吸附效率、压阻效应及粉末的装填难度,粉末孔隙率推荐0.56~0.64。以上结果表明,本研究建立的模型可较好地预测床体的吸附分离性能,可用于床体结构设计以及工艺参数的优化。

正电子湮没谱学在金属材料氢/氦行为研究中的应用

用于核反应堆的金属结构材料中氢/氦泡的前躯体——(氢/氦)-空位复合体的形成受到温度、辐照剂量等多方面因素的影响,研究其在材料中的形成和演化行为对气泡形核的理解及先进核反应堆材料的发展起着至关重要的作用.然而,受到分辨率的局限,这种原子尺度的微结构很难用电镜等常规方法进行表征,以致于该问题的研究上可利用的数据相对较少.正电子湮没谱学是一种研究材料中微观缺陷的特色表征方法,近些年来慢正电子束流和新型核探测谱仪技术的不断发展以及基于慢束发展起来的多种实验测试方法的改进,使正电子湮没技术应用已拓展到金属材料中氢/氦行为的研究领域,在金属材料表面氢/氦辐照损伤的研究中发挥了重要作用.本文结合国内外相关进展以及本课题组的一些研究成果评述了正电子湮没谱学在金属材料氢氦行为研究中的应用,着重讨论了正电子湮没寿命谱、多普勒展宽谱、符合多普勒展宽三种测量方法在如下金属材料氢/氦行为研究中的优势:1)氢/氦气泡尺寸和浓度的估算;2)高能氢/氦离子辐照损伤缺陷及缺陷的退火、时效的演化行为;3)不同形变程度样品中氢/氦与形变缺陷的相互作用;4)不同能量或剂量氢/氦离子辐照对材料造成的损伤以及氢氦协同作用.

火箭推进剂液氢中氦的分析方法

使用气相色谱法分析氢中氦时,在常用色谱柱上氦出峰在氢后面,并且位置很近,较大的氢峰会掩盖氦峰。针对上述问题,研制了一种新的色谱柱固定相,用于色谱法分析氢中氦组分。给出了这种固定相对氢、氦组分的分离原理、制作方法和实验过程。实验结果表明,采用气相色谱热导检测器,配用金属钯做色谱柱固定相,可成功地完成对氢、氦组分的分离和检测。

氦氢混合气体中受激拉曼散射的脉宽特性

３０８ｎｍ准分子激光泵浦的氢拉曼散射介质中渗入一定比分的氦气，其输出的一阶斯托克斯光Ｓ１的脉宽将发生变化。实验获得不同氦比分的Ｓ１脉宽在２０—４５ｎｓ之间，与渗入氦的浓度有关。从氦对氢拉曼增益系数的影响，对实验结果进行了理论分析。

氢氦离子辐照对4H-SiC表面形貌的影响

以4H-SiC为研究对象,在800℃下,用24keV的H^+和30keV的He^+分别进行H^+单束、He^+单束、先H^+后He^+双束和先He^+后H^+双束辐照,并利用原子力显微镜(AFM)研究辐照对4H-SiC表面形貌的影响.实验表明:H^+辐照的样品表面出现直径平均约为8μm的大凸起,He^+辐照的样品表面则产生了均匀的纳米尺寸的小凸起;H^+辐照在材料表面产生的大凸起在辐照He^+后消失;而He^+预辐照之后再进行H^+辐照,材料表面不会产生大的凸起,并结合X射线衍射(XRD)数据对这种氢氦协同效应进行了解释.结论表明,He^+预辐照对凸起的形成有抑制作用,He^+后辐照则对已产生的凸起有抛光作用.

氦氢混合工质单级GM型脉管制冷特性实验研究

针对 8 0 K温区 ,在一台单级 GM型脉管制冷机中进行了氦氢二元混合工质的实验研究。实验结果表明 。

氦氢混合工质G-M单级脉管制冷机性能研究

对G-M型单级脉管制冷机采用氦氢混合工质在30 K温区进行实验研究,从制冷量、COP、压降特性、压缩机耗功、制冷温度的稳定性等方面进行了讨论和分析,同时给出了在最优状态下加载热负荷的温度变化情况。实验结果表明,采用适当配比的氦氢混合工质有助于提高脉管制冷性能。

聚变堆包层氚提取系统氦氢分离工艺研究进展

本文综述了可用于聚变堆包层氚提取系统中氦氢混合气体分离氢气的工艺研究和发展现状,并就当前工艺进行比对发现:单独采用低温分子筛吸附法分离氦载气中氢无法得到高纯度氢气,同时氢在分子筛中有很强的滞留行为;采用钯膜扩散法分离氦载气中氢工艺成熟,在多国氚提取系统设计中应用广泛,但该工艺在氦中微量氢的分离效率较低,更适合氢中微量氦的分离,钯膜中Pd/bcc型复合膜性能优异,是今后研究发展方向;金属氢化物床吸附法工艺简单,安全可靠,分离效率高,特别是ZrCo系合金,ITER各国均有研究,应用前景广,但该工艺同样存在滞留现象,需结合材料、结构、工艺综合优化。

制备条件对Pd/Al_(2)O_(3)催化剂脱除氦中氢性能的影响

以γ-Al_(2)O_(3)为载体,采用浸渍法制备脱除氦中氢的Pd/Al_(2)O_(3)催化剂,考察了浸渍法制备过程中载体预处理条件、浸渍工艺、活性组分含量、焙烧条件及还原条件对催化剂脱氢性能的影响,优化了催化剂的制备条件。

MRI引导和监控在氩氦刀治疗肿瘤中的应用

目的探讨MRI实时导引下穿刺定位和术中监控在氢氦刀治疗肿瘤中的应用价值。方法对115例恶性肿瘤患者在MRI实时导引下精确定位和术中监测。结果 115例患者引导穿刺成功率100%,治疗成功率100%,未发生与引导穿刺相关的严重并发症。结论 MRI实时导引下穿刺定位在氢氦刀治疗肿瘤的介入治疗中具有操作简单直观、定位精确,并可以在治疗中实时监测肿瘤消融情况并作及时调整,是一种安全而有效的引导技术。

CT引导氩氦刀冷冻消融治疗滑膜肉瘤的临床疗效初探

目的探讨CT引导经皮冷冻消融滑膜肉瘤的的安全性及短期疗效方法收集经病理学确诊为滑膜肉瘤20例患者,在CT引导下经皮行氩氦刀治疗并按照RECIST标准评价术后客观疗效。结果根据术中CT评价冰球覆盖率,结果显示根治性冷冻为65%(13/20),显著减瘤冷冻为20%(4/20),有效减瘤冷冻为10%(2/20),无效减瘤冷冻为5%(1/20)。术后3个月疗效评价:完全缓解12例,部分缓解2例,疾病稳定3例,疾病进展3例,肿瘤直径缩小率为27%~43%,有效率(CR+PR)为70%。此外,术后3个月及6个月肿瘤复发率分别为15%、35%,疼痛缓解率85%(17/20)。中位随访时间6个月,最长随访时间41个月。术后并发症包括暂时性疼痛、皮肤冻伤、轻度神经损伤、胸腔积液、膀胱瘘。结论 CT引导氩氦刀冷冻消融治疗滑膜肉瘤不良反应轻,安全性高,近期疗效显著,值得临床推广。