校企合作毕业设计

压水堆堆芯氧化腐蚀产物沉积在线表征的数字样机

“优秀设计”三等奖

资助企业: 中国工程物理研究院

企业导师: 杨 鑫

指导教师: 刘晓晶

项目成员: 李奕宣,孙 洋,周遨翔,高正阳

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项目简介

项目概述

本项目聚焦于当前核电出口“卡脖子问题”氧化腐蚀产物现象评估,针对现有研究依赖离线分析、无法在线获得沉积层演化行为的不足,提出构建压水堆堆芯氧化腐蚀产物沉积在线表征数字样机。该样机模拟一回路冷却剂物质分布、腐蚀产物沉积生长过程,通过瞬发伽马中子活化进行硼浓度测量,填补当前在线测量手段的空白,为后续开发实体测量仪器提供设计基础和理论支撑,有助于核电出口,打造国家新名片,具有重要的科研意义与工程应用价值。


项目目标

项目分为冷却剂部件、包壳部件、沉积层部件、中子束流部件四个部件。冷却剂部件建立Fe-Ni-B-Li多组分水化学热力学模型;包壳部件构建基于第一性原理的自由能计算模型识别CRUD生成路径;沉积层部件开发耦合对流扩散与化学反应的沉积行为模拟模型中子束流部件构建真实堆芯物理模型,利用瞬发伽马中子活化测量硼浓度四部件相耦合,获得氧化腐蚀产物分布、沉积和生长规律,构建中子汇聚和表征方法,实现氧化腐蚀产物生长过程的在线表征,为仪器开发奠定基础

 


项目成果

项目完成了多个子系统的建模与集成:基于HKF模型修正并实现Fe-Ni-B-Li体系在高温高压下的水化学建模;通过第一性原理计算获得NiFe₂O₄稳定构型及反应自由能,明确氢氧化物路径为主导沉积反应;开发并验证多物理耦合沉积模型,成功模拟腐蚀产物沉积生长过程;利用OpenMC与冷中子聚焦透镜构建在线中子活化分析系统,提出具备硼含量识别能力的瞬发伽马中子活化测量模型。    

项目进行期间投稿会议论文1篇、申请国家发明专利1项。


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