2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、鉛鉍合金(LBE)是先進(jìn)核反應(yīng)堆冷卻劑的候選材料,同時(shí)還可作為加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)的散裂靶材料,為實(shí)現(xiàn)高放射性核廢料的嬗變提供中子源。但是高溫鉛鉍合金對(duì)結(jié)構(gòu)材料具有強(qiáng)烈的腐蝕性,在開發(fā)與應(yīng)用鉛鉍合金作為反應(yīng)堆冷卻劑材料和ADS散裂靶材料的時(shí)候遇到了嚴(yán)重的問(wèn)題。研究結(jié)果顯示,多種金屬元素可以在液態(tài)鉛和鉛鉍中發(fā)生溶解,而且金屬在LBE中的溶解度會(huì)隨溫度的升高而升高。所以液態(tài)鉛鉍合金對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕速率會(huì)隨著溫度降低而減小。然而,降低核反應(yīng)堆

2、運(yùn)行溫度就意味著以犧牲核電廠的熱效率為代價(jià),這將直接影響到電力生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。因此,從核電站的經(jīng)濟(jì)角度考慮,低溫運(yùn)行不是最佳方案。研究發(fā)現(xiàn)液態(tài)鉛鉍合金的氧濃度是影響結(jié)構(gòu)材料腐蝕速率的重要因素,通過(guò)動(dòng)態(tài)控制液態(tài)鉛鉍系統(tǒng)中的溶解氧濃度,可促進(jìn)結(jié)構(gòu)材料表面氧化膜的生成和維持,將腐蝕和溶解控制在最低限度,確保核反應(yīng)堆在使用壽命內(nèi)的安全運(yùn)行。目前,國(guó)際上控制液態(tài)金屬中的氧濃度方法主要有兩種:氣態(tài)氧控和固態(tài)氧控。國(guó)內(nèi)外關(guān)于控制鉛鉍合金氧濃度的研究

3、大多都是氣態(tài)氧控控制技術(shù),固態(tài)氧控控制技術(shù)的研究相對(duì)較少。特別是國(guó)內(nèi)關(guān)于氧控技術(shù)的研究在固態(tài)氧控方面尚屬空白,因此,推進(jìn)國(guó)內(nèi)鉛鉍合金應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,開展固相氧控技術(shù)的理論研究與實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)推動(dòng)先進(jìn)快堆和ADS發(fā)展具有重要的意義。
  首先,在廣泛調(diào)研國(guó)際上固態(tài)氧控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,確定研究方案,設(shè)計(jì)和建造罐式液態(tài)鉛鉍合金綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并自主制備氧化鉛陶瓷作為固態(tài)氧控系統(tǒng)的補(bǔ)氧劑。以此為基礎(chǔ),展開鉛鉍合金中固態(tài)氧控及相關(guān)問(wèn)題的

4、實(shí)驗(yàn)研究。
  其次,在固態(tài)控氧技術(shù)中,固體氧化鉛的溶解速率是影響調(diào)節(jié)效果的主要因素。通過(guò)MATLAB建模對(duì)氧控系統(tǒng)中鉛鉍合金與固體氧化鉛之間的質(zhì)量交換過(guò)程進(jìn)行模擬,計(jì)算了旁路式質(zhì)量交換器中氧化鉛的溶解速率,與文獻(xiàn)中的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,計(jì)算結(jié)果可以很好得與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。應(yīng)用該模型計(jì)算了不同工況下氧化鉛的溶解速度,總結(jié)規(guī)律發(fā)現(xiàn)氧化鉛的溶解速度隨流體流量增加而線性增加,隨溫度的增加呈指數(shù)規(guī)律增加。
  最后,在罐式鉛鉍合金綜合實(shí)

5、驗(yàn)平臺(tái)上,就鉛鉍合金中氧化鉛的溶解速度、氧濃度的響應(yīng)速度、氧化鉛的中毒現(xiàn)象、氧控條件下結(jié)構(gòu)材料的表面性能等具體問(wèn)題展開實(shí)驗(yàn)研究。獲得如下結(jié)論:(1)固態(tài)氧控能快速有效地調(diào)節(jié)氧濃度。在435℃的靜態(tài)鉛鉍合金中對(duì)比了氣態(tài)氧控和固態(tài)氧控的調(diào)節(jié)氧濃度效率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)固態(tài)氧控調(diào)節(jié)時(shí)氧濃度響應(yīng)速度快,而且沒有出現(xiàn)過(guò)度氧化現(xiàn)象,說(shuō)明固態(tài)氧控不僅能快速調(diào)節(jié)鉛鉍合金中的氧濃度,還不會(huì)污染冷卻劑系統(tǒng)。(2)氧化鉛顆粒性能良好。實(shí)驗(yàn)后的氧化鉛顆粒完整,因流

6、場(chǎng)不均勻溶解程度不一致。但是與文獻(xiàn)相比,在低流速高氧濃度的鉛鉍合金中,氧化鉛顆粒的平均溶解速度明顯高于文獻(xiàn)中氧化鉛的溶解速度。(3)在靜態(tài)的高氧濃度鉛鉍合金中開展了氧化鉛中毒現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)后對(duì)樣品表面的SEM和EDX分析中沒有發(fā)現(xiàn)氧化鐵層,驗(yàn)證了在高氧濃度鉛鉍合金中固體氧化鉛的不會(huì)出現(xiàn)中毒效應(yīng)。正常工況下池式反應(yīng)堆內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)整體或局部氧濃度過(guò)低情況,所以本組實(shí)驗(yàn)結(jié)論也說(shuō)明池式反應(yīng)堆中的固態(tài)氧控系統(tǒng)具有固有安全性。(4)氧化后不銹鋼

7、表面潤(rùn)濕性變差了。本文選擇了319L、T91和CLAM三種不銹鋼材料作為研究對(duì)象,在450℃的飽和氧濃度鉛鉍合金中分別進(jìn)行了400h、800h和1200h的氧化腐蝕實(shí)驗(yàn),隨后采用靜滴法測(cè)量鉛鉍液滴在樣品表面的接觸角,通過(guò)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)腐蝕后樣品表面接觸角都增加了。
  本論文課題是在國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃項(xiàng)目《乏燃料嬗變系統(tǒng)中液態(tài)金屬的固態(tài)氧控與純化的實(shí)驗(yàn)研究》支持下開展的研究工作。通過(guò)相關(guān)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究,為液態(tài)鉛鉍合金中的固態(tài)

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