液态铅铋实验回路KYLIN-Ⅱ热平衡理论分析研究

铅铋合金共晶体(PbBi)是加速器驱动次临界系统(ADS)的重要靶材料和冷却剂候选材料,也是先进快中子堆的重要冷却剂材料,液态铅铋实验回路是开展液态铅铋重金属研究的必备实验平台。本文介绍了FDS团队正在设计建造的KYLIN-Ⅱ铅铋液态金属材料实验回路的整体结构及关键部件,对三种运行工况下主回路的热收支情况进行了计算与分析。计算表明,在这三种工况范围内,整个回路的热收入与热支出平衡,关键部件的设计能够满足回路的加热与冷却需求,可以保证回路的稳定运行。

钐钴永磁流量计研制与锂铅自然对流回路流速测量

介绍了钐钴永磁流量计的研制过程,包括材料选取、结构设计、运行原理及内部磁场分布状态。利用镓铟锡高温冲刷回路与商用流量计对其进行了校准比对,结果显示校准后的平均流速约为钐钴永磁流量计测量值的1.8倍。将校准后的结果运用于液态锂铅自然对流回路的流速测量,并与商业软件ANSYS Fluent模拟计算结果进行对比,二者之间的误差约为23.3%,并对误差进行了分析。通过实验与分析,确定锂铅自然对流回路的流速范围约为0.05~0.06m·s^(-1)。

气体还原氧化铅的动力学数学模型

本文采用差重法,研究了氧化铅的气体还原动力学。实验结果表明,在一氧化碳气流中,当温度为530°～612°C 时,一氧化碳通过液态铅层的扩散为控制环节,还原的速率方程为(dn)/(dt)=(C_0)/x (D/(πt))^(1/2)扩散活化能为26.081 kcal/mol。当温度为412°～512°C 时,控制环节为界面化学反应,活化能为23.595 kcal/mol。在氧气还原过程中,还原速率由氢气在氧化铅表面的化学吸附所控制,速率方程为(dN)/(dt)=(AP)/(N_0(2πmkT)^(1/2))exp((E_a)/(RT))在温度为430°～551°C 的范围内,化学吸附的平均活化能为28.890 kcal/mol。在混合气体(CO+H_2)中,氢对氧化铅的还原过程影响突出。

冷速对液态金属Pb凝固过程中微观团簇结构演变影响的模拟研究

采用分子动力学方法对六种不同冷却速率对液态金属Pb凝固过程中微观团簇结构演变的影响进行了模拟跟踪研究.采用双体分布函数、Honeycutt-Andersen键型指数法、原子团类型指数法(CTIM-2)、平均配位数等方法对凝固过程中微观团簇结构的演变进行了分析.结果表明:系统存在一个形成非晶态或晶态结构的临界冷速(介于5×1012与1×1012之间),大于这个临界冷速时,系统将形成以1551,1541和1431键型为主的非晶态结构;当小于这个临界冷速时,系统将先形成以1441和1661键型或以bcc基本原子团(1460800)为主的晶态结构,并稳定存在一段时间,然后又迅速转变为以1421和1422键型为主或以fcc基本原子团(12000120)和hcp基本原子团(1200066)以一定比例并存的部分晶态结构;同时发现,冷速对系统中fcc结构和hcp结构的相对比例有明显的影响,冷速越低,fcc结构所占的比例越多,越倾向于形成完美的fcc晶态结构.