分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-05-01
摘要： 天环一号（CAT-1: China Astro-Torus 1）是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。本文根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求，采用线电流简化模型，基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法，对悬浮磁体稳定性进行了分析计算，给出了装置悬浮磁体、托举线圈和TSR线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明：对于CAT-1装置的悬浮磁体1200kg、电流5MA、悬浮距离2.0 m设计目标，托举线圈半径最优值为1.7 m，相应的电流为 3.49 kA，为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制，平衡点附近工作区域应限制在Δz < 100 mm、er < 50 mm、α< π/24。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-04-15
摘要： 天环一号（CAT-1: China Astro-Torus 1）是一个悬浮偶极场磁约束装置，主要用于偶极场等离子体物理实验研究，要求中心悬浮超导磁体在无冷却和无电源条件下稳定悬浮至少5h。本文设计了超导托举磁体与中心悬浮磁体环耦合的悬浮控制系统，为确保1200 kg、5 MA中心悬浮磁体环稳定悬浮，完成了控制系统的Simulink模型建立和仿真，基于 Routh-Hurwitz稳定判据，研究了PID（Proportion-Integral-Derivative）控制策略对稳定控制影响，确定了稳定控制参数选取的范围：理想条件下PD（Proportion-Derivative）控制系统上升时间为0.1545 s、峰值时间为0.6283 s、调节时间0.0848 s。结果表明：基于PID能够在较短的时间内将悬浮超导环恢复在预设平衡位置，采用合适的启动方式可极大的降低电路的负载。本结果为悬浮超导悬浮偶极场装置设计研发提供关键技术支撑。
分类： 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间： 2024-03-25
摘要： 光核反应和紧凑型中子源是生产医用同位素的新兴工具，东华理工大学（ECUT）正在建设一种电子加速器驱动的光中子源（ECANS），用于医用同位素生产研究。本文在分析W- 100Mo光中子源的中子产额及99Mo产量的基础上，建立了中子能量调节层和中子反射层组成的放射性同位素产生模型，对不同天然氧化物材料（MoO3、Lu2O3、Y2O3）进行了放射性同位素的产生模拟及伴生产物分析，探讨了光核反应中子源生产医用同位素的可行性。研究结果显示，在高富集100Mo靶材中99Mo同位素的产量为54.1 Ci/day，在氧化物靶材中99Mo的产量为17.4 Ci/day、177Lu的产量为18.2 Ci/day以及90Y的产量为57.0 Ci/day。此外分析了天然氧化物在辐照条件下放射性杂质的含量，为后续分离纯化提供数据参考。
分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2024-03-03
摘要： 针对天环一号（CAT-1: China Astro-Torus 1）偶极场等离子体物理实验要求，装置要求中心漂浮超导线圈在无冷却和无电源条件下稳定悬浮至少5hr，设计了超导托举线圈与中心漂浮线圈耦合系统的悬浮控制系统。为确保1200 kg、5 MA悬浮磁体稳定悬浮，完成了控制系统的Simulink模型建立和仿真，基于 Routh-Hurwitz稳定判据，研究了PID控制策略对稳定控制影响，确定了稳定控制参数选取的范围：当驱动托举线圈的电源响应频率应大于9 Hz，输出电流的误差小于0.1%时，理想条件下PD控制系统最有控制效果为延迟时间为0.0463 s、上升时间为0.1545 s、峰值时间为0.6283 s、调节时间0.0848 s、超调量δ=1.6，稳态误差err小于0.05 mm，为电源相应频率大于9 Hz，输出误差小于0.05%。结果表明：基于PID能够在较短的时间内将悬浮超导环在预设位置，且采用合适的启动方式情况下，可极大的降低电路的负载，并为悬浮超导悬浮偶极场装置的技术可行性提供有力支撑。
分类： 核科学技术 >> 核动力工程技术 提交时间： 2024-02-01
摘要： 贝塔辐射伏特核电池，利用放射性同位素所释放的贝塔粒子来实现电能转化，被广泛视为一项备受期待的替代能源技术。为满足微机电系统（MEMS）的功率需求，研究人员已提出采用三维（3D）结构作为一种潜在的解决方案。在此背景下，本研究引入了一种全新的3D电池设计，基于63Ni-SiC材料构建了一种P+PNN+多沟槽结构。这一结构的独特之处在于，无需在半导体器件的沟槽内表面外延PN结，以降低漏电流和功率损失。通过蒙特卡洛模拟方法，充分考虑了完全耦合的物理模型，我们成功将电子-空穴对产生率（G(x)）扩展到了3D结构中，使得高效设计和开发具有复杂3D结构的贝塔辐射伏特电池成为可能。研究结果表明，相较于传统的平面电池，我们提出的3D电池在最大输出功率密度方面表现卓越，达到了19.74 W/cm2，相应的短路电流、开路电压和转换效率分别为8.57 A/cm2、2.45 V和4.58%。此外，我们还利用COMSOL Multiphysics软件对载流子的传输和收集特性进行了深入分析，为电池输出功率提升机制提供了深刻见解，并对贝塔辐射伏特电池的理想性能与仿真性能之间的差异进行了阐释。本研究为高输出性能的贝塔辐射伏特核电池的设计与优化提供了前瞻性方法，同时也为未来电池器件制造提供了有价值的参考。
点击量
点击量
下载量
评论
通过
