將乏燃料元件進(jìn)行切割和化學(xué)方法處理,使它完全溶解。再對所得溶解樣品中的核燃料和裂變產(chǎn)物進(jìn)行定量分析和同位素分析,便可計(jì)算燃耗。
① 采用測到的乏燃料中核燃料(質(zhì)量數(shù)不小于232的重核素)的核數(shù)及某一選定的裂變產(chǎn)物(該裂變產(chǎn)物稱為裂變產(chǎn)物監(jiān)測體)的核數(shù),便可按下式計(jì)算裂變百分?jǐn)?shù):式中P為裂變產(chǎn)物監(jiān)測體的核數(shù);Y為該監(jiān)測體的裂變產(chǎn)額;Μ為乏燃料中核燃料的核數(shù)。
② 采用測到的同一核燃料樣品中可裂變核素在輻照前后數(shù)量的變化,可得貧化百分?jǐn)?shù)。以鈾作核燃料為例,設(shè)鈾238變化甚微可以忽略不計(jì),可按下式計(jì)算貧化百分?jǐn)?shù):式中235N0、235Nr分別為輻照前后同一樣品中鈾235的核數(shù);N0為原始核燃料鈾元素的總核數(shù)。 每噸重元素全部裂變放出的熱能為106兆瓦·日。所以每噸原始燃料所產(chǎn)生的能量等于裂變百分?jǐn)?shù)×106 兆瓦·日。對于貧化百分?jǐn)?shù)則要扣除對能量無貢獻(xiàn)的核反應(yīng)所消耗的核燃料,如對于鈾235,要扣除占總貧化份額約1/7的235U(n,γ)236U俘獲反應(yīng)所消耗的鈾235,余下的起核裂變反應(yīng)的只有約0.86;所以每噸原始燃料所產(chǎn)生的能量等于貧化百分?jǐn)?shù)×8.6×105兆瓦·日。
破壞法測定燃耗常采用的方法有:共沉淀、溶劑萃取、離子交換、蒸餾等化學(xué)分離方法,射線的絕對測量和能譜測量,質(zhì)譜、分光光度、X射線熒光等物理和物理化學(xué)分析方法。
不破壞核燃料元件就進(jìn)行燃耗測定,可以快速地測量大量樣品和燃料元件中燃耗的分布情況。
采用的方法有:測定易裂變核素或所選定的裂變產(chǎn)物的γ放射性,測定易裂變核素的自發(fā)裂變中子,在中子激活下測定易裂變核素裂變時(shí)的瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子,測定輻照核燃料元件的β、γ放射性產(chǎn)生的熱量等。
無損分析測定的誤差較大,但隨著探測技術(shù)的發(fā)展,其測量精度正在不斷提高。
測定核燃料的燃耗,在核動(dòng)力的工業(yè)應(yīng)用和核燃料的轉(zhuǎn)換方面都具有重要意義。由于核燃料元件的制造費(fèi)用昂貴,加深燃耗可以減少燃料元件的更換頻率,從而降低發(fā)電成本。實(shí)際測定燃耗深度有助于確定最佳的核燃料利用方案。對于轉(zhuǎn)換生成的核燃料(钚239、鈾233等)在運(yùn)行過程中的積累量,燃耗值也是一項(xiàng)定量指標(biāo),因此它對核燃料的總循環(huán)平衡計(jì)算也是重要的依據(jù)之一。在生產(chǎn)堆中,燃耗深度是控制核武器用钚質(zhì)量的重要依據(jù)。測定燃耗值與核燃料中各種核素的數(shù)量、放射性和釋熱量的關(guān)系,對于核燃料后處理廠的設(shè)計(jì)和正常生產(chǎn)運(yùn)行也很有意義。
核燃料的燃耗有三種表示方法:①裂變百分?jǐn)?shù),即已發(fā)生裂變的核燃料核數(shù)占原始核燃料核數(shù)的百分?jǐn)?shù);②貧化百分?jǐn)?shù),即已發(fā)生核反應(yīng)(通常是裂變反應(yīng)和俘獲反應(yīng))的核燃料核數(shù)占原始核燃料核數(shù)的百分?jǐn)?shù);③單位重量原始核燃料所產(chǎn)生的能量(兆瓦·日/噸)。由于原始核燃料是各種重核素的混合物(如鈾235-鈾238-鈾234、鈾238-钚239-鈾235、鈾233-釷232等),通常以質(zhì)量數(shù)不小于 232的重核素的量作為原始核燃料的量。核燃料燃耗的測定采用破壞法或無損法。
核燃料燃耗的簡稱。對反應(yīng)堆中核燃料消耗的度量。燃耗越深,核燃料就利用得越充分。但由于核燃料元件在反應(yīng)堆運(yùn)行過程中受到輻射和腐蝕損傷,核燃料裂變產(chǎn)生的、能強(qiáng)烈吸收中子的裂變產(chǎn)物(如氙135、釤149等)不斷積累等原因使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)難于維持,燃耗不能無限地加深。當(dāng)燃耗達(dá)到一定限度時(shí),就必須更換核燃料元件,以免元件破損并保證反應(yīng)堆維持正常的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
燃?xì)忮仩t耗氣量計(jì)算公式為:燃?xì)忮仩t耗氣量(每小時(shí))=燃?xì)忮仩t功率*時(shí)間/燃料熱值/燃?xì)忮仩t熱值利用率。30噸燃?xì)忮仩t功率為21MW,燃料的熱值按照35.53MJ/Nm3計(jì)算,鍋...
CNG汽車燃耗與所選用的車型、車況及改裝技術(shù)水平有關(guān)。在保證沒有漏氣損失的情況下,使用天然氣時(shí),燃耗過多是與CNG減壓器的安裝和調(diào)整不當(dāng)有關(guān)。減壓閥安裝時(shí)要求其膜片平面垂立于地面,否則因膜片自身的重力...
我是專業(yè)做燃燒器的,燃燒器功率計(jì)算就一頓鍋爐如下: 1MW = 1000KW 1噸鍋爐=700KW 700KW X 860 = 602000大卡 天然氣1立方熱值=8600大卡 ...
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按班次對寶鋼5m厚板加熱爐燃耗與軋制電耗做跟蹤觀察,并應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,對采集到的數(shù)據(jù)做系統(tǒng)整理與解析,從而為燃耗與電耗的降本改善工作起一定程度的指導(dǎo)作用。最后簡要介紹了2016年在這兩方面消耗改善已取得的初步進(jìn)展以及后續(xù)重點(diǎn)努力方向。
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針對CAP1400核電站堆外核測探測器組件在反應(yīng)堆滿功率運(yùn)行條件下,基于熱中子靈敏度材料燃耗方程推倒計(jì)算公式,分別計(jì)算了設(shè)計(jì)壽命內(nèi)和滿足累積劑量條件下的探測器的燃耗,計(jì)算了探測器靈敏度下降1%時(shí)對應(yīng)的壽命。得到NIS探測器30年設(shè)計(jì)壽命的燃耗計(jì)算結(jié)果,滿足設(shè)計(jì)要求。可為探測器的研制和核電站運(yùn)維提供理論指導(dǎo)。
連鑄坯熱送的主要作用是:
(1)利用連鑄坯物理顯熱能,節(jié)約能源消耗。連鑄坯熱送的節(jié)能效果與生產(chǎn)條件、板坯熱裝率和熱裝溫度有關(guān)。據(jù)資料報(bào)道,在500℃熱裝,可減少燃耗30%左右,在800℃熱裝,至少可降低燃耗50%。通常板坯裝爐溫度每升高100℃,可使燃耗減少(63~72)×10kJ/t,即熱裝溫度愈高,節(jié)能效果愈顯著。
(2)提高金屬收得率。在連鑄坯熱送工藝中,由于實(shí)現(xiàn)了無缺陷鑄坯的生產(chǎn),取消了傳統(tǒng)工藝中的表面缺陷火焰清理,可使金屬收得率提高2%。其次,傳統(tǒng)工藝?yán)溲b爐加熱產(chǎn)生的氧化鐵皮損失為1%,熱裝爐時(shí)降為0.5%~0.7%,加熱時(shí)間縮短也減少了氧化鐵皮的生成。
(3)縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)工藝流程,縮減廠房面積。節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用,降低生產(chǎn)成本等。連鑄坯熱送將連鑄與軋鋼兩大工序相連接,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn),向短流程,高效率、節(jié)能、節(jié)省投資、減少環(huán)境污染方面跨進(jìn)了一大步。實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送,要求連鑄與軋鋼工序同步作業(yè),以保證整個(gè)系統(tǒng)均衡、不間斷的連續(xù)化生產(chǎn)。因此,必須確保熱送過程中物流、能流與信息流的暢通。實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送的關(guān)鍵技術(shù)為無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、連鑄與連軋的合理銜接與柔性化生產(chǎn)技術(shù)和一體化生產(chǎn)管理系統(tǒng);同時(shí),以改進(jìn)工藝和設(shè)備可靠性的技術(shù)相配合 。
連鑄坯熱送的主要作用是:
(1)利用連鑄坯物理顯熱能,節(jié)約能源消耗。連鑄坯熱送的節(jié)能效果與生產(chǎn)條件、板坯熱裝率和熱裝溫度有關(guān)。據(jù)資料報(bào)道,在500℃熱裝,可減少燃耗30%左右,在800℃熱裝,至少可降低燃耗50%。通常板坯裝爐溫度每升高100℃,可使燃耗減少(63~72)×10kJ/t,即熱裝溫度愈高,節(jié)能效果愈顯著。
(2)提高金屬收得率。在連鑄坯熱送工藝中,由于實(shí)現(xiàn)了無缺陷鑄坯的生產(chǎn),取消了傳統(tǒng)工藝中的表面缺陷火焰清理,可使金屬收得率提高2%。其次,傳統(tǒng)工藝?yán)溲b爐加熱產(chǎn)生的氧化鐵皮損失為1%,熱裝爐時(shí)降為0.5%~0.7%,加熱時(shí)間縮短也減少了氧化鐵皮的生成。
(3)縮短生產(chǎn)周期和生產(chǎn)工藝流程,縮減廠房面積。節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用,降低生產(chǎn)成本等。連鑄坯熱送將連鑄與軋鋼兩大工序相連接,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn),向短流程,高效率、節(jié)能、節(jié)省投資、減少環(huán)境污染方面跨進(jìn)了一大步。實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送,要求連鑄與軋鋼工序同步作業(yè),以保證整個(gè)系統(tǒng)均衡、不間斷的連續(xù)化生產(chǎn)。因此,必須確保熱送過程中物流、能流與信息流的暢通。實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送的關(guān)鍵技術(shù)為無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、連鑄與連軋的合理銜接與柔性化生產(chǎn)技術(shù)和一體化生產(chǎn)管理系統(tǒng);同時(shí),以改進(jìn)工藝和設(shè)備可靠性的技術(shù)相配合。
DSF 系統(tǒng)的工作流程圖。(圖片來源:德爾福和 Tula)
德爾福 (Delphi) 及其合作伙伴 Tula Technology 的最新測試數(shù)據(jù)顯示,這兩家公司聯(lián)手研發(fā)的動(dòng)態(tài)跳躍點(diǎn)火 (DSF) 氣缸鈍化系統(tǒng)除了具備降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃耗和排放這一主要功能外,還可以在一定程度上優(yōu)化車輛的 NVH 性能。
在2017 年維也納汽車研討會(huì) (2017 Vienna Motor Symposium) 上,德爾福動(dòng)力總成系統(tǒng) (DelphiPowertrain Systems) 研發(fā)副總裁 Martin Verschoor 曾在講話中表示,除了實(shí)現(xiàn)燃料經(jīng)濟(jì)性的提升外,公司的 DSF 系統(tǒng)“還可以在一定程度上優(yōu)化車輛的 NVH性能,即使在小型化 4 缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中也可以發(fā)揮一定作用?!钡聽柛B暦Q,根據(jù)具體搭配的發(fā)動(dòng)機(jī)不同,公司的 DSF 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不同程度的減排,最高可以減少超過 10% 的 CO2 排放。
自 2013 年推出至今,這款來自 Tula Technology 公司的 DSF 系統(tǒng)一直是眾多 SAE 技術(shù)論文的研究課題,也是 SAE 全球汽車年會(huì) (SAE World Congress)、2016 和 2017 年維也納汽車研討會(huì)等全球主流汽車盛會(huì)的熱門主題之一。據(jù)稱,這款 DSF是汽車行業(yè)內(nèi)首款可以實(shí)現(xiàn)“完全可變”發(fā)動(dòng)機(jī)鈍化的能效提升系統(tǒng),目前已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)前的準(zhǔn)備階段。
DSF 系統(tǒng)可以通過控制氣門開合程度,減少泵損。(圖片來源:德爾福)
德爾福表示,公司的系統(tǒng)研發(fā)工作,目前主要針對 4 缸和 3 缸發(fā)動(dòng)機(jī),其中包括曾在WCX17全球汽車年會(huì)上進(jìn)行展示,并廣受關(guān)注的大眾汽車 (Volkswagen) 1.8-L TSi 發(fā)動(dòng)機(jī)。此外,Tula 的早期 DSF 系統(tǒng)研發(fā)工作,還曾在一款面向全尺寸 SUV 的小型化通用 V8 發(fā)動(dòng)機(jī)上取得了成功。
具體來說,DSF 系統(tǒng)將在點(diǎn)火前對每個(gè)氣缸進(jìn)行逐個(gè)判斷,參考車輛扭矩需求及發(fā)動(dòng)機(jī) NVH 特性,以及為了保證車上人員舒適度而必須避免的頻率和振幅等多個(gè)因素,決定對該氣缸點(diǎn)火,還是跳過這個(gè)氣缸,并保證各氣缸之間相互不影響。此外,DSF 系統(tǒng)還允許在車輛減速階段關(guān)閉所有氣缸。
通過上方的振動(dòng)對比圖,我們可以明顯看到DSF 系統(tǒng)在減振方面的效果。(圖片來源:德爾福和 Tula)
避開諧振頻率
由于目前的量產(chǎn)氣缸鈍化技術(shù)已經(jīng)相對成熟,車上人員可能未必會(huì)感受到氣缸鈍化系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的 NVH 影響,但追求極致的德爾福和 Tula 均不允許駕乘體驗(yàn)打任何的折扣。在此背景下,合作已久的兩家公司開始進(jìn)行有關(guān)振動(dòng)頻率、振幅及其相互影響的深入研究。德爾福和 Tula 表示,主動(dòng)管理車輛的 NVH 特性可以讓設(shè)計(jì)師對氣缸鈍化系統(tǒng)進(jìn)行更進(jìn)一步的校準(zhǔn),進(jìn)而在不犧牲車輛性能的前提下,進(jìn)一步降低車輛的 CO2 排放和燃耗。
德爾福和 Tula 還針對“人類對振動(dòng)的感知及敏感度”進(jìn)行了大量研究,并在一系列汽車平臺(tái)上對研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。對此,這兩家公司專門開發(fā)了一套控制算法,可以協(xié)助車輛避開一些點(diǎn)火序列,進(jìn)而避開駕駛員和乘員感受最為明顯的振動(dòng)頻率范圍(通常在 0.5Hz 到 20Hz 之間)。
很顯然,如果可以更充分地了解人類對振動(dòng)強(qiáng)度與范圍的感知情況,研發(fā)人員就可以忽略車上人員感知不到的振動(dòng)頻率和序列,集中精力消除乘員可感知范圍內(nèi)的 NVH 影響,從而極大地減少 Tula、德爾福及其 OEM 客戶的校準(zhǔn)工作量。
車內(nèi)試驗(yàn)證明,車上人員在經(jīng)歷車輛振動(dòng)時(shí)的主要表現(xiàn)是向前傾斜,但 Z 軸方向的垂直振動(dòng)也同樣不應(yīng)被忽視。(圖片來源:德爾福和 Tula)
對于車上人員來說,另一項(xiàng)影響乘車體驗(yàn)的常見 NVH 來源為車輛的自然諧振頻率:這主要是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧振,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為噪聲和振動(dòng)。不過,由于 DSF 系統(tǒng)的點(diǎn)火頻率不再直接與曲軸運(yùn)動(dòng)頻率掛鉤,因此 Tula 公司完全可以通過算法控制振動(dòng),避開此類諧振頻率。
在 Tula 對一款量產(chǎn)車型的測試中,發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)狀態(tài)下,會(huì)在 47Hz 頻率上產(chǎn)生“令人不舒服”的轟鳴聲。而加上DSF 系統(tǒng)之后,則可以直接跳過所有可能產(chǎn)生 44Hz-48Hz 頻率振動(dòng)的點(diǎn)火序列。
德爾福的汽缸鈍化滾柱指輪隨動(dòng)器。(圖片來源:德爾福)
Tula 公司 CEO Scott Bailey 曾在兩年前向SAE《國際汽車工程(AEI)》雜志介紹過公司對DSF 系統(tǒng)在 4 缸小型化/增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的研究工作重點(diǎn),并指出小型化/增壓發(fā)動(dòng)機(jī)將成為未來全球汽車市場的主流選擇。舉例來說,一款捷達(dá) (Jetta) 原型車就采用了 Tula 公司的算法、德爾福開發(fā)的 GDi 燃料系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器,以及鈍化滾柱指輪隨動(dòng)器 (DRFF) 閥控制系統(tǒng)。德爾福公司介紹說,作為一種“先進(jìn)的可變氣門技術(shù)”,公司的 DRFF 系統(tǒng)采用了搖臂機(jī)制,搭配一款 3 葉凸輪,可在全升力到零升力之間實(shí)現(xiàn)靈活切換。
德爾福表示,系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速高達(dá) 3000 rpm時(shí)仍可實(shí)現(xiàn)單凸輪全氣缸鈍化,而且并不需要借助高閥彈簧載荷的支持。
德爾福和 Tula 公司的 DSF 系統(tǒng)演示車。(圖片來源:德爾福和 Tula)
DSF 搭配 48V 電系
德爾福和 Tula 公司認(rèn)為,DSF 系統(tǒng)的應(yīng)用,與發(fā)動(dòng)機(jī)的 NVH 特性“密切相關(guān)”。根據(jù)各級(jí)別點(diǎn)火密度對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,可以通過進(jìn)一步校準(zhǔn),在不影響車上人員感受的前提下,實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的能效優(yōu)化(即進(jìn)一步升級(jí)氣缸鈍化,讓活躍氣缸承載更高的負(fù)荷,從而提高效率)。
此外,德爾福團(tuán)隊(duì)目前還在開發(fā)一款渦輪增壓 GDi 演示車。該車集成采用了 Tula 的 DSF 系統(tǒng)和德爾福的 48V 輕混動(dòng)系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)的控制經(jīng)過專門設(shè)計(jì),甚至在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火密度較低時(shí),也可以提供流暢的扭矩輸出。通過充分優(yōu)化,與傳統(tǒng) 4 缸渦輪增壓 GDi 基礎(chǔ)款發(fā)動(dòng)機(jī)相比,這款集成系統(tǒng)預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 20% 的 CO2 減排效果。
2017 年 5 月,德爾福宣布,公司價(jià)值45 億美元的動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)營部門將獨(dú)立出來,從而保證母公司可以集中精力,全力進(jìn)行自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)。據(jù)了解,德爾福可能會(huì)在改組完成后公布 DSF 系統(tǒng)的首位 OEM 客戶,改組后的動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)營部可能成為一個(gè)全新的獨(dú)立部門,或是一家全新的獨(dú)立公司,甚至也可能直接出售給其他公司。
作者:Stuart Birch
來源:SAE《國際汽車工程(AEI)》雜志
翻譯:SAE 中國辦公室