中子探针具有磁矩和深穿透能力,且对轻元素灵敏、能够鉴别同位素及近邻元素,已成为材料科学领域创新研究的重要手段。作为国家三大中子源之一,中国工程物理研究院的中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)于2013年率先...中子探针具有磁矩和深穿透能力,且对轻元素灵敏、能够鉴别同位素及近邻元素,已成为材料科学领域创新研究的重要手段。作为国家三大中子源之一,中国工程物理研究院的中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)于2013年率先建成首期8套科学装置并于当年投入使用,稳定运行至今已有十余年。本文重点介绍了CMRR中子平台近几年的装置技术和应用研究进展。目前平台拥有15套科学装置,相比于首期装置数量已几近翻番。基于新研建的装置,将材料静态结构最大可测尺度由原有的数百纳米拓宽至数十微米,突破实现了微观动力学能量分辨能力约3个量级的提升(由原来的亚毫电子伏特提升至百纳电子伏特)。基于平台跨尺度多参量的综合型大科学装置集群优势,CMRR已应用于金属合金、磁性材料、电池材料、含能材料、软物质等关键工程材料研究和工程部件制造等领域。在未来,依托中子科学与技术全国重点实验室,着力推动以中子科学为基础的重大原始创新和新材料、凝聚态物理等多学科前沿发展,为工程材料及部件研发面临的瓶颈科学技术问题提供新认识和创新解决方案。展开更多
针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导...针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导热(laplacianFoam)与流体对流换热模型(buoyantPimpleFoam),通过对preCICE官方OpenFOAM-adapter进行功能拓展,引入OpenFOAM的单元集合(cellSet)机制及其区域管理工具topoSet以界定耦合域;并在配置文件preciceDict中配置volumeCenters字段激活体积耦合模式,实现了中子学与热工水力学求解器间基于非匹配网格的数据映射。选取压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)单棒基准题开展网格无关性分析,对比最近邻映射、最近投影映射、径向基函数映射等数据传递方法。结果表明:程序可精确输出三维功率分布、中子通量密度场及速度场,冷却剂出口平均温度相对误差小于0.1%,包壳最高温度相对误差0.14%,计算结果与文献计算值符合较好。该程序突破传统定制化开发模式,支持异构网格差异化配置与大规模并行计算,可为反应堆安全分析、优化设计等提供参考工具。展开更多
文摘中子探针具有磁矩和深穿透能力,且对轻元素灵敏、能够鉴别同位素及近邻元素,已成为材料科学领域创新研究的重要手段。作为国家三大中子源之一,中国工程物理研究院的中国绵阳研究堆(China Mianyang Research Reactor,CMRR)于2013年率先建成首期8套科学装置并于当年投入使用,稳定运行至今已有十余年。本文重点介绍了CMRR中子平台近几年的装置技术和应用研究进展。目前平台拥有15套科学装置,相比于首期装置数量已几近翻番。基于新研建的装置,将材料静态结构最大可测尺度由原有的数百纳米拓宽至数十微米,突破实现了微观动力学能量分辨能力约3个量级的提升(由原来的亚毫电子伏特提升至百纳电子伏特)。基于平台跨尺度多参量的综合型大科学装置集群优势,CMRR已应用于金属合金、磁性材料、电池材料、含能材料、软物质等关键工程材料研究和工程部件制造等领域。在未来,依托中子科学与技术全国重点实验室,着力推动以中子科学为基础的重大原始创新和新材料、凝聚态物理等多学科前沿发展,为工程材料及部件研发面临的瓶颈科学技术问题提供新认识和创新解决方案。
文摘针对核反应堆多物理场耦合模拟中传统程序效率低、精度不足的问题,研究基于开源耦合库preCICE及其适配器OpenFOAM-adapter,构建通用三维核热耦合程序。中子物理模块采用课题组研发的有限体积法中子输运程序,热工水力模块集成三维固体导热(laplacianFoam)与流体对流换热模型(buoyantPimpleFoam),通过对preCICE官方OpenFOAM-adapter进行功能拓展,引入OpenFOAM的单元集合(cellSet)机制及其区域管理工具topoSet以界定耦合域;并在配置文件preciceDict中配置volumeCenters字段激活体积耦合模式,实现了中子学与热工水力学求解器间基于非匹配网格的数据映射。选取压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)单棒基准题开展网格无关性分析,对比最近邻映射、最近投影映射、径向基函数映射等数据传递方法。结果表明:程序可精确输出三维功率分布、中子通量密度场及速度场,冷却剂出口平均温度相对误差小于0.1%,包壳最高温度相对误差0.14%,计算结果与文献计算值符合较好。该程序突破传统定制化开发模式,支持异构网格差异化配置与大规模并行计算,可为反应堆安全分析、优化设计等提供参考工具。
