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绕丝燃料棒接触分析及磨痕模拟方法研究
1
作者 黄永忠 曹俊贤 +3 位作者 李垣明 陈平 王浩煜 肖忠 《核动力工程》 北大核心 2025年第6期151-159,共9页
微动磨蚀是核反应堆燃料棒破损失效的重要原因之一。本文针对绕丝燃料棒,首先基于赫兹接触理论建立了包壳与相邻绕丝的接触压力分布计算方法,并通过有限元模型和增广拉格朗日接触算法完成了包壳与相邻绕丝的接触有限元分析,有限元分析... 微动磨蚀是核反应堆燃料棒破损失效的重要原因之一。本文针对绕丝燃料棒,首先基于赫兹接触理论建立了包壳与相邻绕丝的接触压力分布计算方法,并通过有限元模型和增广拉格朗日接触算法完成了包壳与相邻绕丝的接触有限元分析,有限元分析结果与理论计算结果符合较好。之后,对振动过程中包壳与相邻绕丝的接触位置变化分析,揭示了包壳与相邻绕丝之间磨蚀区域不断变化的磨蚀特性,确定了椭圆接触面扫掠形成的磨蚀区域。基于ARCHARD磨蚀模型,通过对磨痕内各个点在振动过程中的磨蚀量积分计算,实现了对磨痕形貌的模拟预测。最后,通过不同振幅的磨痕模拟分析发现,当振幅超过一定值后,最大磨蚀深度达到最大而不再增加。 展开更多
关键词 燃料棒 绕丝 赫兹接触 微动磨蚀
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热处理工艺对氧化物弥散强化Fe-Cr合金微观结构和致密化的影响 被引量：4
2
作者 李明 周张健 +5 位作者 何培 许迎利 马垚 黎兴刚 燕青芝 葛昌纯 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期552-555,共4页
将预合金粉雾化粉与Ti粉、纳米Y2O3粉混合后进行机械合金化,所得粉末用热等静压进行固结,采用不同的热处理参数对所得样品进行热处理。利用扫描电镜及透射电镜(TEM)等检测工具进行检测。结果表明,机械合金化中导致的孔洞会在热等静压后... 将预合金粉雾化粉与Ti粉、纳米Y2O3粉混合后进行机械合金化,所得粉末用热等静压进行固结,采用不同的热处理参数对所得样品进行热处理。利用扫描电镜及透射电镜(TEM)等检测工具进行检测。结果表明,机械合金化中导致的孔洞会在热等静压后保留在试样基体中,随正火温度的提高,孔洞的形貌由不规则大孔洞变为细小均匀分散的小孔;在1 100℃下保温5 h后,孔洞粗化。TEM显示,随正火温度的提高,晶粒发生长大而粗化,并伴随着显微硬度的下降,当在1 050℃后继续增加温度,则硬度变化不明显。 展开更多
关键词 机械合金化 铁素体 氧化物弥散强化 热等静压 孔洞
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中国先进研究堆燃料元件包壳候选材料中温动水腐蚀 被引量：3
3
作者 王辉 孙源珍 +3 位作者 张伟国 毕安泰 康亚伦 李伟 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期134-140,共7页
对中国先进研究堆（ＣＡＲＲ）燃料元件包壳候选材料ＬＴ２４、３０５铝合金进行了温度为２００℃、流速为１０ｍ／ｓ的堆外动水腐蚀试验研究。腐蚀后试样的金相显微镜观察、Ｘ射线衍射分析、扫描电镜及电子探针分析、腐蚀速率的计算及... 对中国先进研究堆（ＣＡＲＲ）燃料元件包壳候选材料ＬＴ２４、３０５铝合金进行了温度为２００℃、流速为１０ｍ／ｓ的堆外动水腐蚀试验研究。腐蚀后试样的金相显微镜观察、Ｘ射线衍射分析、扫描电镜及电子探针分析、腐蚀速率的计算及氧化膜厚度的测量等结果表明：从腐蚀类型及其程度和氧化膜的剥落情况等方面看，３０５铝合金材料的抗中温动水腐蚀性能优于ＬＴ２４铝合金；退火态和冷轧态的ＬＴ２４铝合金的耐蚀性能未显示出差异。试验结果为ＣＡＲＲ燃料元件包壳选材提供参考依据。 展开更多
关键词 燃料元件 包壳 铝合金 中温动水腐蚀 研究堆
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吸氧材料对快堆元件包壳内壁腐蚀的抑制作用 被引量：4
4
作者 许咏丽 龙斌 李军刚 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1996年第4期323-330,共8页
根据快堆燃料／包壳化学相互作用（ＦＣＣＩ）的机理，选用Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ粉末（分析纯）分别作为抑制内壁腐蚀的吸氧材料添加到包壳管试样内，进行ＦＣＣＩ堆外模拟试验，并与不加吸氧材料的包壳管内壁腐蚀相互比较，以腐蚀形貌、腐... 根据快堆燃料／包壳化学相互作用（ＦＣＣＩ）的机理，选用Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ粉末（分析纯）分别作为抑制内壁腐蚀的吸氧材料添加到包壳管试样内，进行ＦＣＣＩ堆外模拟试验，并与不加吸氧材料的包壳管内壁腐蚀相互比较，以腐蚀形貌、腐蚀深度、模拟裂变产物对包壳管的渗透以及包壳管组分元素分布等方面的相对变化，观测和评述了所加吸氧材料在抑制包壳管内壁腐蚀中的作用。结果表明，所选吸氧材料对包壳管内壁腐蚀均有明显的抑制作用。 展开更多
关键词 包壳管 吸氧材料 抑制作用 腐蚀形貌 腐蚀深度
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模拟裂变产物腐蚀对国产不锈钢包壳管室温爆破性能的影响 被引量：3
5
作者 许咏丽 李军刚 王家英 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1995年第4期337-344,350,共9页
未经腐蚀的国产不锈钢包壳管与在两种不同氧势下经模拟裂变产物腐蚀后的包壳管相比，其室温爆破强度和周向延伸率有明显变化。由于氧势对包壳管腐蚀深度影响显著，从而也明显影响包壳管的爆破强度和周向延伸率。爆破口的微观形貌分析进... 未经腐蚀的国产不锈钢包壳管与在两种不同氧势下经模拟裂变产物腐蚀后的包壳管相比，其室温爆破强度和周向延伸率有明显变化。由于氧势对包壳管腐蚀深度影响显著，从而也明显影响包壳管的爆破强度和周向延伸率。爆破口的微观形貌分析进一步显示了裂变产物腐蚀对包壳管力学性能的影响。试验方法对结果的影响也作了初步探讨。 展开更多
关键词 爆破强度 延伸率 断裂 晶间腐蚀 包壳 钠冷堆
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高体积份额下包覆颗粒弥散燃料等效热学模型 被引量：2
6
作者 李文杰 余红星 +3 位作者 肖忠 焦拥军 陈平 李垣明 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期96-100,共5页
准确预测核燃料的内部温度场分布,对于多层包覆颗粒弥散核燃料元件的设计及筛选具有重要的指导意义。在多层包覆颗粒及其弥散块体的等效热导率模型基础上,本文针对高体积份额情况分析建立了等效传热计算方法及其数值模型,并研究了燃料... 准确预测核燃料的内部温度场分布,对于多层包覆颗粒弥散核燃料元件的设计及筛选具有重要的指导意义。在多层包覆颗粒及其弥散块体的等效热导率模型基础上,本文针对高体积份额情况分析建立了等效传热计算方法及其数值模型,并研究了燃料颗粒的空间分布、颗粒尺寸、团聚等因素对核燃料元件温度场的影响。本研究有助于理解多层包覆颗粒弥散核燃料元件的微观-宏观传热机制,为核燃料的设计、优化和安全分析提供了分析工具。 展开更多
关键词 模拟 弥散燃料 等效热导率
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小直径环状试样静态杨氏模量测试仪的研制 被引量：3
7
作者 朱美红 李恩德 唐春和 《功能材料》 EI CAS CSCD 1993年第5期455-460,共6页
介绍了微小试样材料弹性模量测试仪的组成概况(硬件及软件)。对测试仪做了标定、校核工作。利用该仪器实测了高温气冷堆包覆燃料颗粒SiC层(直径<1mm)的弹性模量。测试仪精度为:力:0-0.2N,+0.005N 位移:0.60μm,±0.
关键词 弹性模量 小直径试样 包覆燃料颗粒
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SiC复合包壳堆内性能初步分析 被引量：2
8
作者 李文杰 高士鑫 +2 位作者 陈平 焦拥军 陈炳德 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期148-151,共4页
采用SiC复合包壳作为燃料元件的包壳材料,可为压水堆带来诸多性能提升。为评估SiC复合包壳的堆内性能,基于FUPAC程序开发相应模型对SiC棒的温度、辐照变形、裂变气体释放及内压等进行初步分析。结果表明SiC棒能够满足堆芯设计安全准则。
关键词 SiC复合包壳 制备工艺 燃料性能分析
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热管堆固态堆芯典型栅元设计优化 被引量：1
9
作者 黄永忠 李垣明 +4 位作者 李文杰 李权 柴晓明 赵波 唐昌兵 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期87-92,共6页
热管堆固态堆芯设计是影响堆芯传热性能和结构完整性的关键问题。为避免固态堆芯设计中间隙热阻导致的温度和应力过大,本文建立了四种堆芯典型栅元的三维热力学模型,对不同填充物下间隙尺寸和栅元截面尺寸等关键参数进行了优化分析。结... 热管堆固态堆芯设计是影响堆芯传热性能和结构完整性的关键问题。为避免固态堆芯设计中间隙热阻导致的温度和应力过大,本文建立了四种堆芯典型栅元的三维热力学模型,对不同填充物下间隙尺寸和栅元截面尺寸等关键参数进行了优化分析。结果表明,尽管高热导率的液态钠填充装配间隙能够有效降低燃料包壳和芯块温度,但热应力反而可能增大;圆管插入液态钠方案的热力学性能最优;固态堆芯方案中,六角管拼接氦气填充方案的热力学性能最优。 展开更多
关键词 固态堆芯 热管 燃料元件 热力耦合 优化分析
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核反应堆安全壳在冲击荷载作用下的动力响应研究 被引量：3
10
作者 余爱萍 王远功 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 1990年第3期52-59,共8页
本文用时域边界元法研究核反应堆半球形安全壳结构在外部冲击荷载作用下的动力响应特性,并分析冲击波在其内部的传播过程。在计算中,从三个典型实例考察了安全壳结构的位移时间响应,得出安全壳在不同外部冲击荷载作用下的变形特性,为核... 本文用时域边界元法研究核反应堆半球形安全壳结构在外部冲击荷载作用下的动力响应特性,并分析冲击波在其内部的传播过程。在计算中,从三个典型实例考察了安全壳结构的位移时间响应,得出安全壳在不同外部冲击荷载作用下的变形特性,为核反应堆安全壳的设计提供理论分析依据。 展开更多
关键词 核反应堆 安全壳 冲击荷载 动力
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燃料棒包壳氧化层溶解失效准则研究 被引量：1
11
作者 刘丽莉 余红星 +2 位作者 陈亮 邓坚 张明 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期116-121,共6页
为确定严重事故条件下燃料棒包壳温度达到金属锆的熔点后包壳氧化层的失效时间、再定位熔融物的成分以及氧化层失效对堆芯熔化进程的影响,本文基于熔融锆同时溶解UO_2和ZrO_2动力学模型及燃料棒包壳水侧氧化层的受力分析建立了氧化层在... 为确定严重事故条件下燃料棒包壳温度达到金属锆的熔点后包壳氧化层的失效时间、再定位熔融物的成分以及氧化层失效对堆芯熔化进程的影响,本文基于熔融锆同时溶解UO_2和ZrO_2动力学模型及燃料棒包壳水侧氧化层的受力分析建立了氧化层在熔融锆中溶解失效的准则。以FPT-0实验结果验证后发现该失效准则可以较准确地预测包壳氧化层的溶解失效。为增加该准则在严重事故计算程序中的适用性,在燃料棒设计结构一定的条件下,进一步将该准则量化为温度的函数,分析表明包壳氧化程度和燃料棒温度上升速率是影响包壳氧化层失效温度的主要因素。利用该失效准则可以同时获得包壳氧化层失效后再定位的熔融物的质量及成分含量。 展开更多
关键词 失效准则 包壳氧化 溶解动力学 严重事故
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锆-4合金的水蒸汽腐蚀动力学 被引量：2
12
作者 张世超 许维钧 谢惠佑 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期44-46,共3页
研究了１０００℃～１３００℃锆４合金的水蒸汽腐蚀动力学。实验所用材料为锆４合金管，实验方法为等温氧化实验方法。实验发现，锆４合金的腐蚀动力学符合抛物线规律：（ΔＷ）２＝２．００８×１０８·ｔ·ｅｘｐ... 研究了１０００℃～１３００℃锆４合金的水蒸汽腐蚀动力学。实验所用材料为锆４合金管，实验方法为等温氧化实验方法。实验发现，锆４合金的腐蚀动力学符合抛物线规律：（ΔＷ）２＝２．００８×１０８·ｔ·ｅｘｐ（１７８２６／Ｔ）。随腐蚀反应时间的逐渐延长，锆４合金的腐蚀反应动力学不再遵循抛物线规律，腐蚀动力学曲线向上偏离初期的抛物线，出现“加速腐蚀”现象。扫描电镜分析表明，长时间水蒸汽腐蚀后的“加速腐蚀”现象，是由于在腐蚀过程中氧化膜表面形成大量的微裂纹而引起的。 展开更多
关键词 锆-4合金 水蒸汽腐蚀 动力学 燃料元件 包壳
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双束强辐照对氧化物弥散强化铁素体型合金强化相稳定性影响 被引量：1
13
作者 胡本芙 彭顺米 +1 位作者 木下博嗣 高桥平七郎 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2003年第4期366-370,379,共6页
采用双束复合辐照装置,研究了He存在条件下,强辐照对长期时效后的ODS合金中强化相(Y2O3)的稳定性和辐照损伤特征的影响。实验结果表明:双束强辐照下,ODS合金中强化相不稳定,发生聚集长大并造成附近基体中Ti、Y浓度增高,导致空洞尺寸和... 采用双束复合辐照装置,研究了He存在条件下,强辐照对长期时效后的ODS合金中强化相(Y2O3)的稳定性和辐照损伤特征的影响。实验结果表明:双束强辐照下,ODS合金中强化相不稳定,发生聚集长大并造成附近基体中Ti、Y浓度增高,导致空洞尺寸和空洞肿胀增加,并对这一结果从理论上进行解释。 展开更多
关键词 双束强辐照装置 稳定性 辐照损伤 ODS合金 氧化物弥散强化铁素体型合金 核燃料包壳管
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高温气冷堆包覆燃料颗粒──热解碳化硅层包覆工艺研究 被引量：1
14
作者 徐世江 朱钧国 +2 位作者 杨冰 张秉忠 黄锦涛 《炭素技术》 CAS CSCD 1994年第6期10-14,共5页
ＴＲＩＳＯ包覆燃料颗粒阻挡固态放射性裂变产物扩散释放的能力比ＢＩＳＯ包覆燃料颗粒高２─４个数量级，是未来高温气冷堆首选的燃料。它的优越性能来源于碳化硅。本文研究了热解沉积温度对碳化硅密度和组织结构的影响，１５５０℃热... ＴＲＩＳＯ包覆燃料颗粒阻挡固态放射性裂变产物扩散释放的能力比ＢＩＳＯ包覆燃料颗粒高２─４个数量级，是未来高温气冷堆首选的燃料。它的优越性能来源于碳化硅。本文研究了热解沉积温度对碳化硅密度和组织结构的影响，１５５０℃热解沉积制得的碳化硅具有最佳的结果。 展开更多
关键词 工艺 气冷堆 高温 热解 碳化硅 燃料 包壳
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秦山核电厂燃料棒 PCMI 效应和包壳疲劳分析 被引量：7
15
作者 陈彭 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期115-121,共7页
用ＦＲＡＰＣＯＮ－２程序中二维有限元力学模块ＡＸＩＳＹＭ分析了秦山核电厂燃料芯块与包壳之间的机械相互作用（ＰＣＭＩ），给出了包壳局部应力的计算结果。根据ＬＡＮＧＥＲ＆Ｏ’ＤＯＮＮＥＬ疲劳寿命经验公式和ＭＩＮＥＲ法则，... 用ＦＲＡＰＣＯＮ－２程序中二维有限元力学模块ＡＸＩＳＹＭ分析了秦山核电厂燃料芯块与包壳之间的机械相互作用（ＰＣＭＩ），给出了包壳局部应力的计算结果。根据ＬＡＮＧＥＲ＆Ｏ’ＤＯＮＮＥＬ疲劳寿命经验公式和ＭＩＮＥＲ法则，编制了疲劳分析程序ＦＡＴＩＧ－１，分析了秦山核电厂燃料包壳在负荷追随运行工况下的积累疲劳损伤因子，为秦山核电厂燃料元件的设计改进和安全审评提供依据。 展开更多
关键词 有限元 PCMI 疲劳 燃料棒 包壳 核电厂 反应堆
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国产不锈钢包壳管与裂变产物的化学相互作用──堆外模拟试验 被引量：1
16
作者 许咏丽 王家英 李军刚 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 1995年第3期232-241,共10页
在两种氧势下（分别以Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３和Ｎｉ／ＮｉＯ模拟），对国内３个单位研制的不锈钢包壳管进行ＦＣＣＩ（燃料包壳化学相互作用）堆外模拟试验。低氧势下，包壳管内壁受裂变产物侵蚀不明显，受侵深度小于包壳管腐蚀设计裕量值。... 在两种氧势下（分别以Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３和Ｎｉ／ＮｉＯ模拟），对国内３个单位研制的不锈钢包壳管进行ＦＣＣＩ（燃料包壳化学相互作用）堆外模拟试验。低氧势下，包壳管内壁受裂变产物侵蚀不明显，受侵深度小于包壳管腐蚀设计裕量值。高氧势下，出现了基体腐蚀、晶界侵蚀和剥蚀３种类型兼有的腐蚀形貌，其侵蚀深度超过了腐蚀设计裕量值。化学相互作用深度和晶界渗透深度随氧势增高而加大，晶界渗透深度随着Ｃｓ：Ｔｅ比增大而减小。 展开更多
关键词 包壳管 氧势 裂变产物 晶界侵蚀 剥蚀
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中国实验快堆堆芯组件包壳材料试制 被引量：1
17
作者 王晓荣 张汝娴 谢光善 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2003年第z1期73-76,共4页
文章介绍中国实验快堆燃料元件与控制棒的包壳管试制工作情况和试制结果,主要的试制结果均达到了试制标准的要求。对两种包壳材料的基本性能进行研究,结果表明:本次试制的快堆堆芯组件用316Ti不锈钢包壳管性能良好,基本满足快堆的使用... 文章介绍中国实验快堆燃料元件与控制棒的包壳管试制工作情况和试制结果,主要的试制结果均达到了试制标准的要求。对两种包壳材料的基本性能进行研究,结果表明:本次试制的快堆堆芯组件用316Ti不锈钢包壳管性能良好,基本满足快堆的使用要求。 展开更多
关键词 堆芯组件 包壳管 冷加工
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9Cr3W低活性马氏体钢微观组织及力学性能的初步研究
18
作者 黎兴刚 燕青芝 +3 位作者 马荣 王浩强 李明 葛昌纯 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期529-532,共4页
通过提高W含量,调整V、Ta、Ti、N等微合金元素含量,设计了9Cr3W型低活性马氏体钢。研究了该钢的微观组织结构与硬化、时效及相转变行为,对其进行了拉伸性能和冲击韧性测试。与Eurofer97钢相比,该钢表现出优良的高温拉伸性能。分析了9Cr3... 通过提高W含量,调整V、Ta、Ti、N等微合金元素含量,设计了9Cr3W型低活性马氏体钢。研究了该钢的微观组织结构与硬化、时效及相转变行为,对其进行了拉伸性能和冲击韧性测试。与Eurofer97钢相比,该钢表现出优良的高温拉伸性能。分析了9Cr3W钢用作超临界水堆堆芯内部件及包壳材料的可行性,其高温力学性能远优于Zr合金包壳材料;拉伸性能与T91钢相当,且韧脆转变温度低于T91钢,冲击吸收功上限高于T91钢,具有优良的冲击韧性;9Cr3W钢的高温瞬时强度低于奥氏体316不锈钢,成为制约其用于超临界水堆堆芯内部件及包壳的因素之一。 展开更多
关键词 低活性马氏体钢 拉伸性能 冲击韧性 超临界水堆 包壳
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高温气冷堆燃料微球热解炭包覆层择尤取向程度的测定 被引量：1
19
作者 张纯 《炭素》 1995年第2期18-23,共6页
高温气冷反应堆使用了一种全陶瓷结构的燃料元件，它里边包含大量的直径不超过７ｍｍ、用热解炭层包覆的微型小球。这种燃料元件能否在反应堆中安全使用，关键在于热解发包覆层的质量。而其质量指标中非常重要的一项就是热解炭晶粒的择... 高温气冷反应堆使用了一种全陶瓷结构的燃料元件，它里边包含大量的直径不超过７ｍｍ、用热解炭层包覆的微型小球。这种燃料元件能否在反应堆中安全使用，关键在于热解发包覆层的质量。而其质量指标中非常重要的一项就是热解炭晶粒的择尤取向程度。测定热解炭择尤取向程度的常用方法是用Ｘ射线衍射技术测定各向异性因子ＢＡＦ，但用这个方法直接来测定尺寸很小而又是球壳形的热解炭包覆层会有很大困难。近年来发展了一种用光学原理测定各向异性因子ＯＰＴＡＦ的方法，用它能直接在微型燃料球上快速、精细地测定热解炭色覆层的晶粒择尤取向程度。这个方法对热解炭沉积机理的研究、沉积工艺参数的选定、生产过程的质量控制及对堆内使用着的颗粒燃料的监测等，都有很大的实用价值。本文着重介绍这种光学测定方法的基本原理、使用的仪器设各和测试过程，并在已进行过的工作基础上给出了热解炭包覆层光学各向异性因子ＯＰＡＦ的几组典型数据。 展开更多
关键词 气冷堆 陶瓷体 燃料颗粒 热解炭 包覆 各向异性
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OPTAF测定方法的改进
20
作者 张纯 迟伟志 杨红梅 《炭素》 1997年第2期11-14,共4页
对OPTAF测定方法进行了改进，改进的主要内容是：测量过程中样品台不转动，而是使起偏使转动90度，测量操作因此变得简单、省时。对该测量方法的测量精度进行了分析和估算，认为0．02的测风精度相当于（或好于）国外文献发表的数据。
关键词 热解 碳包覆层 OPTAF法 测定 燃料 气冷堆 包壳
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