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钍铀燃料对微型反应堆中子源生产医用核素的影响
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作者 张子雄 王佳 +3 位作者 李凯旋 潘炀烜 魏强林 刘义保 《东华理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期166-173,共8页
随着高通量核反应堆的退役和放射性同位素需求的增长,同位素供应问题日益严峻。微型反应堆以其结构简单、安全可靠、建造和运行成本低等特点,有潜力成为新一代医用同位素的生产装置。利用微型反应堆中子源(MNSR)建立中子辐照生产模型,... 随着高通量核反应堆的退役和放射性同位素需求的增长,同位素供应问题日益严峻。微型反应堆以其结构简单、安全可靠、建造和运行成本低等特点,有潜力成为新一代医用同位素的生产装置。利用微型反应堆中子源(MNSR)建立中子辐照生产模型,采用天然氧化物材料(MoO_(3)、Lu 2O_(3)、Y 2O_(3))进行辐照生产模拟。研究结果表明,ThO_(2)的掺入可以一定程度上提高中子通量和热化效果,从而增强医用同位素的生产能力。同时ThO_(2)的掺入并未削弱燃料的负反馈特性,从而维持了堆芯的安全性。在钍铀比为5∶100的条件下,单日辐照可获得2.18 mCi/g的99 Mo、74.32 mCi/g的177 Lu以及41.56 mCi/g的90 Y。研究旨在提高钍资源的利用效率和同位素生产效率,为解决医用核素供应问题提供一种可行的解决方案。 展开更多
关键词 钍铀燃料 微型反应堆 中子源 医用同位素
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高效固态中子慢化材料研究进展
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作者 管婧宇 申腾 +4 位作者 刘国明 贺楷 江小川 齐安舟 董浩 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第7期1895-1905,共11页
高效中子固态慢化材料是微型核反应堆的重要组成部分。中子慢化材料主要功能为将裂变所产生的中子的能量降低至促进下一步发生裂变的能量范围,是反应堆中的核心结构材料之一。耐高温高效中子慢化材料的应用有助于促进堆芯小型化的发展,... 高效中子固态慢化材料是微型核反应堆的重要组成部分。中子慢化材料主要功能为将裂变所产生的中子的能量降低至促进下一步发生裂变的能量范围,是反应堆中的核心结构材料之一。耐高温高效中子慢化材料的应用有助于促进堆芯小型化的发展,并推动微型核反应堆可移动性的发展。本文以慢化剂原理为出发点,系统梳理了几类具有前景的高效中子固态慢化剂,深入比较了各类材料的优缺点,明确其具体适用场景,并结合不同慢化剂的特性提出了未来发展的方向与展望。研究内容不仅解析了相关机制,还为未来该领域的深入研究和实际应用提供了重要的理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 慢化剂 微型核反应堆 金属氢化物 氧化铍
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锆合金表面复合陶瓷涂层的制备与性能表征
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作者 朱燕辉 刘祥 +2 位作者 张吉阜 陈嘉杰 陈东初 《表面技术》 北大核心 2025年第15期86-95,共10页
目的解决核反应堆锆合金包壳在高温水蒸气环境下的氧化腐蚀问题,采用原位陶瓷化技术构建复合陶瓷涂层,以提高锆合金的抗高温氧化性、耐水汽腐蚀性能及事故容错能力(ATF)。方法采用微弧氧化(MAO)与大气等离子喷涂(APS)相结合的工艺制备... 目的解决核反应堆锆合金包壳在高温水蒸气环境下的氧化腐蚀问题,采用原位陶瓷化技术构建复合陶瓷涂层,以提高锆合金的抗高温氧化性、耐水汽腐蚀性能及事故容错能力(ATF)。方法采用微弧氧化(MAO)与大气等离子喷涂(APS)相结合的工艺制备复合陶瓷涂层,并优化MAO底层膜结构。通过筛选不同微弧氧化电源模式,包括单向脉冲(UP)、双向脉冲(BP)、两步脉冲(TS),调整氧化膜的微观结构和成分。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,分析MAO膜的微观形貌、物相组成及化学成分。同时,通过划痕试验、高温水汽腐蚀试验等测试复合陶瓷涂层的结合强度和抗高温氧化性能,以评估其服役性能。结果采用两步脉冲(TS)模式制备的MAO底层膜由ZrO2和Al0.52Zr0.48O1.74混合相组成,形成了梯度致密结构,显著降低了裂纹密度。基于TS模式制备的涂层的结合强度达到16 MPa,相较于UP(7 MPa)和BP(4 MPa)模式,分别提高了128%、300%。高温水汽腐蚀测试(1200℃、4000 s)结果表明,厚度为30μm的涂层的氧化增量速率最低,且结构完整,而80μm的涂层因热应力的累积,出现了剥落现象。结论通过调控微弧氧化过程中的电源模式,可优化MAO底层膜的结构和性能,实现喷涂沉积层与氧化膜的有效结合,从而在锆合金表面获得结合牢固、结构致密且厚度可控的复合陶瓷涂层,提高了它在核反应堆环境中的服役稳定性。 展开更多
关键词 核反应堆 锆合金 微弧氧化 大气等离子喷涂 高温氧化
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美国小型和微型反应堆技术发展情况综述
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作者 郭娟娟 韩绍阳 +3 位作者 石安琪 勉博雅 童朴 何昉 《南方能源建设》 2025年第4期44-50,共7页
[目的]小堆、微堆(简称“小微堆”)具有固有安全性强、体积小、重量轻、运行数年不换料等特点,在民用和国防领域具有不可替代的作用,成为国际核能行业近20年的研究热点。美国持续推进小微堆研发部署,技术先进性和研发进展都走在国际前列... [目的]小堆、微堆(简称“小微堆”)具有固有安全性强、体积小、重量轻、运行数年不换料等特点,在民用和国防领域具有不可替代的作用,成为国际核能行业近20年的研究热点。美国持续推进小微堆研发部署,技术先进性和研发进展都走在国际前列,分析美国促进小微堆发展的主要做法,梳理最新技术进展,将对我国小微堆发展带来启发作用。[方法]通过文献调研、专家咨询等方法梳理了小微堆的应用场景,分析了美国支持小微堆发展的主要做法,归纳了美国多种小微堆技术研发的最新进展。[结果]小微堆的应用场景主要包括为偏远地区供电、海水淡化、供热供汽、海洋动力、空间探索等。美国通过立法为小微堆发展提供坚实法律保障,美能源部通过GAIN计划等一系列措施为民用小微堆商业化提供全方位支持,美国防部通过“贝利”计划支持微堆研发和建设。美国研发进展较快的小微堆主要包括NuScale小堆、eVinci微堆、Aurora微堆、Pele微堆和BANR小堆、Xe-100小堆等。其中,Pele微堆的原型堆已经在2024年9月开建,有望成为美国首座投运的四代堆。[结论]美国小微堆的发展对我国有以下启示:一是坚持国家主导,通过顶层设计加速小微堆技术发展;二是实现企业与高水平科研机构的合作,建立先进的产学研科技创新体系;三是积极落实用户需求,加强国际合作。 展开更多
关键词 核能 小堆 微堆 应用场景 技术动态
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基于钍钚燃料的热管冷却微堆堆芯物理特性分析 被引量:1
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作者 王锋 孙源楠 刘斌 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期9-14,共6页
为提高热管冷却微型核反应堆的防扩散性能,实现核能的可持续发展,本研究基于储量丰富的钍基燃料并借鉴美国爱达荷州国家实验室(INL)Design A设计,采用基于蒙特卡罗方法的OpenMC程序开展堆芯中子能谱、反应性系数、功率分布和燃耗等堆芯... 为提高热管冷却微型核反应堆的防扩散性能,实现核能的可持续发展,本研究基于储量丰富的钍基燃料并借鉴美国爱达荷州国家实验室(INL)Design A设计,采用基于蒙特卡罗方法的OpenMC程序开展堆芯中子能谱、反应性系数、功率分布和燃耗等堆芯物理特性的研究。结果表明,相比UO_(2)燃料,钍钚燃料热管冷却核反应堆减少了燃料装载量,具有较长的运行时间和较高的燃料转换比;堆芯整体功率分布不均匀,但轴向功率偏差较小;反应性反馈系数为负,确保了堆芯固有安全性;有效缓发中子份额较小。该研究将为钍钚燃料在热管冷却微型核反应堆堆芯的应用提供参考。 展开更多
关键词 微型核反应堆 钍钚燃料 热管冷却 OpenMC 堆芯物理
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微型核反应堆冷却剂/慢化剂材料物理特性对比分析
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作者 王锋 郎健强 +1 位作者 谭煦滨 朱江辉 《中国科技论文在线精品论文》 2023年第1期138-143,共6页
通过数值分析手段,从中子物理角度对微型核反应堆(微维)常用的冷却剂/慢化剂材料进行了比较。以六边形结构设计堆芯、金属铍为反射层,采用MCNP软件建模计算了不同冷却剂/慢化剂下堆芯的临界特性、栅元轴向功率分布、堆芯径向功率分布、... 通过数值分析手段,从中子物理角度对微型核反应堆(微维)常用的冷却剂/慢化剂材料进行了比较。以六边形结构设计堆芯、金属铍为反射层,采用MCNP软件建模计算了不同冷却剂/慢化剂下堆芯的临界特性、栅元轴向功率分布、堆芯径向功率分布、中子能谱、反应性控制等,比较了其中子物理特性。结果表明:在慢化剂与燃料的比值较小时,水慢化性能最佳,三联苯的过慢化特性不明显,氢化锆的慢化能力为三者最低。三种工质满足最基本的安全性要求,但是水作为高富集度微堆燃料的冷却剂不适合。 展开更多
关键词 核动力工程技术 微型核反应堆 冷却剂 慢化剂 MCNP 三联苯 氢化锆
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微型核反应堆技术发展趋势研究 被引量:10
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作者 堵树宏 李永华 +4 位作者 孙涛 汪俊 刘筱雯 苏罡 赵德鹏 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-4,共4页
微型核反应堆采用四代非轻水堆、热管堆以及三代轻水堆等固有安全性高的堆型,可以为偏远海岛和矿区、边防哨所和基地、应急救灾、太空和深海探索等创新场景提供长续航高可靠能源,具有广阔的应用前景,是实现国家战略的重要技术支撑之一... 微型核反应堆采用四代非轻水堆、热管堆以及三代轻水堆等固有安全性高的堆型,可以为偏远海岛和矿区、边防哨所和基地、应急救灾、太空和深海探索等创新场景提供长续航高可靠能源,具有广阔的应用前景,是实现国家战略的重要技术支撑之一。本研究总结了微型核反应堆的定义和主要研发堆型,描述了微型核反应堆固有安全性高、易于模块化和扩展、可运输性、便于部署、自主运行等创新技术特征,分析了微型核反应堆新型燃料、主回路一体化、新型热电转换装置、非能动安全系统、智能运维以及核能与其他能源耦合等关键技术的发展趋势,可为制定适用于我国的微型核反应堆发展技术路线提供支撑。 展开更多
关键词 微型核反应堆 核反应堆 关键技术 技术趋势
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小微型模块式反应堆发展研究 被引量:2
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作者 王晨 郑鑫 张慧敏 《河南科技》 2021年第10期110-113,共4页
小微型核反应堆在民用领域和军用领域均获得了长足的发展,国际上也对其进行了广泛研究,积累了丰富的研究经验。本文首先分析了小微型模块式反应堆的发展背景和研发现状,然后探讨其发展的关键技术难点,最后提出从提高技术创新能力、明确... 小微型核反应堆在民用领域和军用领域均获得了长足的发展,国际上也对其进行了广泛研究,积累了丰富的研究经验。本文首先分析了小微型模块式反应堆的发展背景和研发现状,然后探讨其发展的关键技术难点,最后提出从提高技术创新能力、明确市场需求、探索技术经济平衡、完善安全审查制度、建立国际合作渠道等方面寻求进一步突破。 展开更多
关键词 小微型核反应堆 民用领域 军用领域
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Dimensional Analysis and Similarity Method Driving Self-similar Solutions of the First and Second Kind Inducing Energy 被引量:1
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作者 Farahnaz Behgounia Ziba Zibandeh Nezam Bahman Zohuri 《Journal of Energy and Power Engineering》 2020年第7期233-250,共18页
Nearly all scientists,at conjunction with simplifying a differential equation,have probably used dimensional analysis.Dimensional analysis(also called the Factor-Label Method or the Unit Factor Method)is an approach t... Nearly all scientists,at conjunction with simplifying a differential equation,have probably used dimensional analysis.Dimensional analysis(also called the Factor-Label Method or the Unit Factor Method)is an approach to the problem that uses the fact that one can multiply any number or expression without changing its value.This is a useful technique.However,the reader should take care to understand that chemistry is not simply a mathematics problem.In every physical problem,the result must match the real world.In physics and science,dimensional analysis is a tool to find or check relations among physical quantities by using their dimensions.The dimension of a physical quantity is the combination of the fundamental physical dimensions(usually mass,length,time,electric charge,and temperature)which describe it;for example,speed has the dimension length/time,and may be measured in meters per second,miles per hour,or other units.Dimensional analysis is necessary because a physical law must be independent of the units used to measure the physical variables in order to be general for all cases.One of the most derivation elements from dimensional analysis is scaling and consequently arriving at similarity methods that branch out to two different groups namely self-similarity as the first one,and second kind that through them one can solve the most complex none-linear ODEs(Ordinary Differential Equations)and PDEs(Partial Differential Equations)as well.These equations can be solved either in Eulearian or Lagrangian coordinate systems with their associated BCs(Boundary Conditions)or ICs(Initial Conditions).Exemplary ODEs and PDEs in the form of none-linear can be seen in strong explosives or implosives scenario,where the results can easily be converted to induction of energy in a control forms for a peaceful purpose(i.e.,fission or fusion reactions). 展开更多
关键词 RENEWABLE nonrenewable source of energy fusion and fission reactors small modular reactors and generation four system nuclear micro reactor space reactor dynamic site return on investment total cost of ownership
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