核级氦气隔离球阀泄漏模式分析及结构优化

核级氦气隔离球阀是高温气冷堆燃料装卸系统的重要承压设备,需要满足高温、高压和高辐照工况下的高渗透性氦气介质的密封性能,同时需要具备通过球形燃料元件的功能。传统的球阀结构存在氦气工况下的泄漏风险,并且无法满足过球的功能。本文通过特殊结构设计,采用磁力传动器的方案以及阀体与阀盖之间的密封结构设计,将动密封转化为静密封,解决了阀杆处的外泄漏。通过阀座与阀体之间的波纹管焊接密封结构设计,将球阀启闭过程中的阀座处的动密封转化为静密封,解决了阀门的内泄漏。从而使得研制的核级氦气隔离阀能够满足整机泄漏率的要求。

大气压低温氦等离子体射流的诊断研究

为了加快低温氦气等离子体射流的工程化进程,通过自主设计的同轴式介质阻挡放电等离子体射流发生器,在放电频率10 kHz,一个大气压条件下产生了稳定的氦气等离子体射流。通过分析不同工况下的电压电流波形可以发现单纯增加氦气体积流量只能小幅的增加电流脉冲幅值,而对放电时间、电流脉冲数的影响不大。增加放电峰值电压时电流脉冲幅值会得到较大幅度增加。通过发射光谱法对大气压氦气等离子射流的活性粒子种类、电子激发温度、电子密度进行了诊断。结果表明,大气压氦气等离子体射流中的主要活性粒子为HeⅠ原子、N_(2)第二正带系、N_(2)^(+)的第一负带系、羟基(OH),H原子的巴尔末线系(H_(α)和H_(β))与O原子,这表明虽然该试验中使用的氦气纯度已达99.99%,但其中仍残留有少量的空气,同时放电时大气中的空气会被卷吸到放电空间发生电离。还可以发现,主要活性粒子的相对光谱强度随氦气体积流量的增加及放电峰值电压的增大均呈现上涨的趋势。选用HeⅠ原子的四条谱线对不同试验工况下的电子激发温度进行了计算,得到大气压氦气等离子体射流的电子激发温度在3500~6300 K之间,电子激发温度随放电峰值电压与氦气体积流量的增大总体上呈现上升的趋势。但由于反向电场的存在,某些峰值电压可能会出现电子激发温度下降的情况;根据Stark展宽原理对大气压氦气等离子体射流的电子密度进行了计算,发现电子密度的数量级可达10^(15)cm^(-3),同时增大峰值电压与氦气体积流量均可有效的提高射流中的电子密度。这些参数的研究对氦气等离子体射流在工程实际中的应用具有重要意义。

介质阻挡放电等离子体与淀粉溶液的反应

采用大气压氦气介质阻挡放电等离子体处理淀粉溶液。利用扫描电子显微镜观察淀粉的形貌,发现经等离子体处理后淀粉颗粒体积变小,并且更容易聚集。标准pH计检测发现,淀粉溶液pH值随着等离子体处理时间的延长呈现大幅度的下降,等离子体处理后立即检测和2 h后检测的结果基本相同。采用高效液相色谱分析经等离子体处理过的淀粉溶液,发现主要产物中含有葡萄糖和乙酸。比较传统淀粉酸水解和等离子体水解结果可见,后者水解程度明显大于前者,说明等离子体中活性成分与淀粉溶液发生化学反应,解离淀粉长链是其水解的主要原因。等离子体与淀粉溶液反应产生的酸对淀粉水解的贡献很小。