核工程與技術的案例
CAE工程分析 | 螺紋連接：工程校核考慮
力學分析強調的是突出主要矛盾，當對一個結構背后的工程問題不了解時，盲目去進行有限元分析，雖然能夠得到各種云圖和曲線結果，但是卻不知道參考哪些結果，參考哪些位置的結果，按照什么準則進行參考，甚至不知道如何判斷計算結果是否合理。
因此，在探索如何使用CAE分析工具處理和校核螺紋連接之前，首先需要了解工程校核中對于螺紋連接一般需要考慮哪些內容，這些內容的學習可以幫助我們更加全面深入地了解螺紋連接的要點。
文章主要參考書籍：《螺紋緊固件聯接工程》-酒井智次。
02 校核考慮
擰緊（預緊）狀態
為了讓螺栓起到正常的連接作用，首先需要將螺栓擰緊，使得被連接件緊密相連。在這個過程中，如果單獨拿出螺栓部分，可以觀察到螺栓主要受到兩種載荷作用：
①軸向預緊載荷F
②螺紋扭矩載荷Ts
軸向預緊力載荷大家相對比較容易理解，螺母的旋轉運動會通過螺紋使得螺栓桿產生軸向伸長（斜面原理），這樣螺栓由于伸長會在內部產生拉力載荷，當拉力載荷達到我們預期的夾緊程度時會稱為預緊力F。
展開 我國的核動力破冰船技術能否用于核動力航母
核動力技術一般應用于大型航空母艦和潛艇，核反應堆的功率大，續航時間長，用在航母上能省去煙道對甲板的影響，有利于飛機的運轉，用在潛艇上能大大提高航行的隱蔽性，有利于核反擊。目前，核航母和核潛艇這兩個“鐵拳”只有美國玩得起來，其他國家不是缺錢就是缺技術。
而核動力破冰船算是非主流。俄國背靠北冰洋，為了維護北極利益，從前蘇聯時代就開始發展核動力破冰船，迄今共建成9艘。目前俄羅斯仍是世界上唯一有能力建造核動力破冰船的國家。
6月下旬，中國核工業集團有限公司發布消息，我國首艘核動力破冰綜合保障船項目公開招標。目前，我國的破冰科考船就是“雪龍”號，雪龍2號極地科考破冰船即將下水，核動力破冰船加入后，未來我國的極地科考船隊將增至3艘。
然而，核動力破冰船項目被部分媒體過分解讀，與中國未來的核航母聯系到一起，認為破冰船的核反應堆將應用在下一代航母上，還幻想該項目得到了俄國的技術支持。對于上述觀點，小編只能一笑了之，軍用船舶和民用船舶的技術要求完全不一樣。下面，小編隨便講兩點，說說這其中的區別。
第一、核動力裝置
核動力破冰船用的是小型化的民用發電堆，而航母用的壓水堆的功率和高可靠性是民用堆無法相比的。前蘇聯發展了那么多核動力破冰船，但直到解體時也沒研制出核動力航母，美國沒有核動力破冰船，照樣建造了全世界最強大的核動力航母。即使同為軍用，核潛艇用的反應堆和航母用的也大不一樣。法國建造戴高樂號航母時，沒有成熟的航母專用反應堆技術，就使用凱旋級彈道導彈核潛艇的壓水堆，結果出了一大堆問題，這也等于給我國的核動力航母研制工作上了一堂警示教育課。
第二、推進裝置
我國首艘核動力破冰船和在建的雪龍2號均使用全回轉電力推進吊艙技術，該技術在“海監83”號執法船上也得到了應用。
展開 可控核聚變工程化推進，特種電源如何支撐聚變裝置穩定運行
隨著磁約束核聚變研究向高參數、長脈沖、高約束模式發展，聚變裝置對供電系統的要求已遠超常規工業電源。無論是超導磁體勵磁、中性束注入高壓供電，還是等離子體診斷、弧流驅動等環節，都需要電源具備極低紋波、高穩定度、快速動態響應以及在強電磁干擾環境下長期可靠工作的能力。尤其是在脈沖工況下，電源需在毫秒級時間內完成能量精確輸出，任何波動都可能影響等離子體約束狀態。
在國內新一代聚變裝置建設中，電源系統的自主化程度不斷提升。武漢森木磊石長期深耕大功率高精度特種電源領域，圍繞 HL?2M 等聚變裝置的實際需求，開發了適用于磁體系統、加熱系統、真空系統及診斷系統的系列化電源產品。其在高壓絕緣設計、高頻軟開關拓撲、多模塊串并聯均流均壓控制、電磁兼容優化等方面形成了成熟技術方案，能夠滿足聚變裝置復雜工況下的高精度、高可靠供電需求。
深耕聚變電源領域，具備完整工程驗證經驗的國產電源供應商，將在產業鏈中承擔越來越重要的角色。其中，武漢森木磊石作為
國內聚變電源解決方案最齊全、應用案例最多的企業，憑借覆蓋PSM電源模塊、陽極高壓電源、輔助放電電源等全品類的完整解決方案，依托在 HL?2M 這一國內核心托卡馬克裝置配套中積累的豐富技術與項目經驗，持續優化產品性能、完善解決方案，不僅為當前聚變實驗裝置提供穩定可靠的電力支撐，更將助力國產聚變電源技術的迭代升級，推動我國磁約束核聚變工程化進程穩步向前，為實現聚變能源自主可控奠定堅實基礎。
展開 核材料運輸中的遠程監控技術
TRAVELER
TRAVELER是一種蜂窩/衛星/GPS和無線傳感器網絡（WSN）通信技術，用于實時跟蹤和監測鐵路、船舶或卡車運輸中的重大風險材料。
與ARG-US的其他技術一樣，TRAVELER為安全、安保和保障事件發出自動警報，并為應急響應人員提供緩解和恢復行動所需的信息。
2017年，阿貢公司在從馬里蘭州巴爾的摩到科羅拉多州普埃布洛的演示容器鐵路運輸過程中展示了TRAVELER的真實性能。
2019年，在從南卡羅來納州哥倫比亞到堪薩斯州狼溪（Wolf Creek）核電站的壓水堆（PWR）新燃料組件卡車運輸過程中，再次展示了TRAVELER的真實應用情況。
3、包裝科學學院提供教育創新
阿貢的劉云在培訓課程中主持討論（圖源：阿貢實驗室）
為了滿足對核包裝專業知識的需求，美國能源部包裝認證計劃通過其包裝科學學院提供培訓課程。
自2015年以來，阿貢國家實驗室作為美國能源部包裝科學學院的一部分，舉辦了核材料和其他放射性材料包裝和運輸研究生級培訓課程。
每門課程都由相關專家進行，涵蓋的主題從應用包裝設計和制造的ASME規范和質量保證（QA）到美國國內和國際運輸安全、運輸應急響應、去污和退役以及設施/現場關閉。
除2020年和2021年因新冠肺炎流行影響，這些課程每年都在阿貢試驗室舉行。盡管疫情阻止了現場出席，但它為開發先進的技術學習工具提供了機會。
展開 
滅蚊子，他們動用了核技術
如今，用核技術滅蚊子，已經成為現實。
記者9月1日得知，由中山大學組建的中國國家原子能機構核技術（昆蟲不育）研發中心，就將核技術應用在了滅蚊子上。
不產生化學污染，殺蚊選擇性強
核技術用來滅蚊子，聽起來似乎有點不可思議，猶如“大炮打蚊子”。而實際上，在實驗室使用射線輻照破壞雄蚊的生育能力，正是核技術的一種應用。
這些不育雄蚊被釋放到野外后，與野生雌蚊交配，使雌蚊沒有子代，從而達到了降低蚊媒病發病率的目的。這項研究工作得到了國際原子能機構的高度認可。
幼蟲飼養設備
“這是核技術綠色應用的典范，服務健康中國的戰略需求，符合構建人類命運共同體的迫切要求。”國家原子能機構核技術（昆蟲不育）研發中心主任吳忠道介紹，“與傳統蟲媒防治方法相比，這種做法不會產生化學污染，殺蚊選擇性強，不禍及其他有益生物或害蟲天敵，并且不會誘導蚊子產生抗藥性，防治效果持久，是目前唯一有可能在一個區域內根除特定蚊蟲、達到控制疾病傳播目的現代生物防治技術。”
核技術用來滅蚊子，如今已經是名聲在外。
2020年，中山大學中山醫學院副教授、國家原子能機構核技術（昆蟲不育）研發中心特聘研究員張東京受國際原子能機構邀請，到南非約翰內斯堡國家傳染病中心，為當地提供昆蟲不育技術應用的指導與支持。
張東京副教授（左五）在南非提供科技支持
“當地的主要困擾是按蚊，也叫瘧蚊，是瘧疾的傳播媒介。當地多次暴發瘧疾疫情，死亡率較高。”張東京說，“他們應用昆蟲不育技術遇到難題，而我們的研究和應用在全球都處于領先地位，可以提供支持。
展開 遠程數字技術在核退役領域應用
機器人可以在核能領域發揮多種作用，特別是在核電站退役和場地去污方面。最近，機器人領域的一系列新的進展，不僅顯示了機器人技術在核能方向的光明前景，而且也為核企業招聘新一代工程師提供了一條思路。
1、核退役
核退役是一個發展勢頭不斷增長領域，全世界439座核反應堆中，有相當一部分電廠接近退役年限。
在全球范圍內，有199座動力堆已經關閉，但只有21座完全退役。
國際原子能機構（IAEA）預計，到2030年，2020年的12-25%的核電發電能力都將退役。
雖然現有的退役方法或多或少足以完成這項任務，但隨著技術創新不斷進步，正在發展更快、更安全、更具成本效益的工作方式。
這其中，數字技術與機器人和無人機相結合，為提高工作效率和降低操作員風險提供了巨大潛力。
2、IAEA核退役調查
今年2月，IAEA對核退役的調查發現，越來越多的國家傾向于立即拆除退役核設施。
IAEA退役和環境修復科科長奧列娜·米科萊丘克（Olena Mykolaichuk）解釋說：“以前，許多退役計劃選擇推遲退役設施的拆除，但現在的全球主要退役戰略為，立即拆除設施。”
鑒于最近運行的核電站，與幾十年來一直處于關閉狀態的核電站相比，活動水平有所增加，這一要求也成為遠程技術和機器人技術使用的額外驅動因素。
新興技術，再加上越來越多地使用機器人和無人機，有可能提供更有效的項目實施和風險降低。
IAEA退役和環境修復科的退役專家泰蒂亞納基洛奇茨卡（Tetiana Kilochytska）告訴NEI，“退役界越來越多地介紹和討論機器人技術和遠程控制技術的使用。”
展開 海洋核動力技術發展概況
海洋核動力技術主要涉及潛艇、艦船、浮動式核電站等。對于潛艇核動力技術，當前核潛艇用反應堆幾乎都是采用成熟度最高的壓水堆；而常規潛艇上可增設小堆AIP系統。艦船用核反應堆與潛艇用反應堆類似，也多采用壓水堆。本文將對壓水堆技術、小堆AIP技術及海洋核反應堆的裝備情況進行概述。
一．壓水堆技術
1. 壓水堆技術原理
壓水堆全稱“加壓水慢化冷卻反應堆”，是核潛艇中應用數量最多、容量最大、成熟度最高的堆型。艦船和潛艇用壓水堆通常使用UO2作燃料。裂變中子經水慢化后成為熱中子，裂變反應所釋放的熱量則由冷卻水導出堆芯。現有壓水堆的熱工參數不是很高，但其堆芯結構緊湊、體積小、技術成熟、建造周期較短、安全性好，且已實現標準化和系列化，已成為核潛艇、核航母的主要堆型。
2. 壓水堆布置方式
國外核潛艇、核航母的壓水堆按布置方式可分為分散布置、半一體化布置和一體化布置三類。分散布置反應堆在核潛艇中占74%；半一體化布置反應堆約18%；一體化布置反應堆占8%。
分散布置：將反應堆、蒸汽發生器、穩壓器和主循環泵等設備分散布置在反應堆艙內。國外海軍一般采用緊湊分散布置方式，以減輕反應堆上艇壓力。
半一體化布置：相比分散布置方式，半一體化布置反應堆取消了閥門，將蒸汽發生器、主泵與核反應堆壓力容器以超短管連接，形成半一體化布置核反應堆。
一體化布置：將堆芯、蒸汽發生器、冷卻泵、增壓器等所有系統的初級組件都裝在壓水殼內。這種布置方式完全取消了冷卻劑系統中的管道連接。
二．小堆AIP技術
小堆AIP技術是在常規潛艇上增設的一套小型化核動力裝置，提供水下航行動力，構成柴電與小堆核電組合的動力系統，即小堆AIP系統。
1.
展開 Workbench螺栓失效與校核技術 ￥10
<p><strong>模擬方法：</strong></p><p>?1，不建立幾何，通過支反力校核</p><p>?2，建立螺栓關系，采用Beam Connection施加預緊力</p><p>?3，建立線體，施加預緊力</p><p>?4，建立螺栓實體，不考慮螺紋，施加預緊力</p><p>?5，建立螺栓實體，考慮等效螺紋效應</p><p>?6，建立螺紋特征，進行精細分析</p><p><img src="http://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img title="1.png" style="max-width:760px;" alt="1.png" src="https://img.jishulink.com/upload/201910/2113b23bba714682a92e65ae2e7ec331.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201910/2113b23bba714682a92e65ae2e7ec331.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201910/2113b23bba714682a92e65ae2e7ec331.png?
展開 核技術的應用：生活中無處不在
文章來源：《知識就是力量》雜志
核能和核技術是核領域的兩個重要方面，有人把核能喻為“核領域的重工業”，把核技術喻為“核領域的輕工業”。核技術可以有多種用途。同位素與輻射技術是二十世紀迅速發展起來的一門高技術產業,是核技術應用的一個重要方面。同位素與輻射技術具有投資少、見效快、收益大、耗能少的特點。由于它具有靈敏、準確、迅速和使用方便等優點，可以幫助人們解決用其他方法無法解決的特殊疑難問題，因此得到了廣泛的應用。實踐業已證明，同位素與輻射技術的應用，深化了農業的綠色革命，促進了工業的技術改造，提高了人類征服疾病的能力，推動了環保事業的發展。
放射診療
放射診療是利用物質的放射性進行醫學診斷和治療，主要包括X射線診斷、核醫學、放射治療和介入放射學四部分。X射線診斷：胸透、拍胸片、CT檢查等都屬于X射線診斷。X射線對不同密度物質的穿透性有差異，通過X射線照射后的成像圖能診斷并發現體內的疾患。核醫學：是指放射性同位素在醫學上的應用，利用放射性同位素產生的電離輻射進行診治。核醫學診療法是重要的醫學研究法，通常新藥用于臨床前，都要用放射性同位素加以標記，研究藥物代謝的規律。放射治療：是世界上治療惡性腫瘤的重要手段之一。它利用電離輻射照射腫瘤組織，將腫瘤細胞殺死以達到治療目的。近年的三維適形放療、適形調強放療等新技術的療效更高、副作用更少。介入放射學：是在醫學影像設備（X線、超聲、CT）、MRI（核磁共振成像）的引導下，以影像診斷學和臨床診斷學為基礎，結合臨床治療學原理，利用導管、導絲等器材來進行疾病診治的一系列技術。
核醫學示蹤技術
核醫學示蹤技術，是派一些放射性同位素到人體里去當“偵察兵”，通過它們進入人體后不斷放出的射線，了解人體內部的結構和健康狀況。
展開 核潛艇技術“躍進”，需要的是總體布局的變化
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弗吉尼亞級在這樣改造之后……真的是太長了
從091型到093型，中國的核潛艇雖然歷經兩代，每個大型號下的子型號更加復雜，哪怕是前后建造序列銜接的兩艘潛艇，實際的區別也不在少數，但在整體設計的邏輯上，中國核潛艇的逐漸改進、迭代升級路線更多依賴的是包括反應堆、武器、電子設備、指揮控制系統等子系統的升級改進，通過子系統的升級換代潛艇戰斗力的提升。這樣做的技術連貫性好，技術風險也小，但相應的技術跨度和性能增益也就比較有限。這也導致了中國核潛艇技術雖然在過去30年里一直在穩步發展，但面對洛杉磯級時代就領先的世界核潛艇先進水平，特別是在海狼級之后在整體技術水平上更上新臺階的對手，穩步追趕需要的時間太漫長，而“躍進”雖然要面臨巨大的技術風險，卻是在對手繼續開展下一代潛艇研制工作情況下唯一的選擇。
展開 利用3D打印和人工智能改進核反應堆技術
文章來自：3D科學谷
根據3D科學谷的市場了解，核能發電是用鈾制成的核燃料在“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發生器內產生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶動發電機一起旋轉而發電，并通過電網輸送給消費者。核能發電是解決2050年全球達到二氧化碳排放為零的重要支柱，然而，在未來 30 年內，許多現有的核反應堆可能會退役，因為它們基于 70 年歷史的輕水技術。
由于3D打印技術可以成就復雜的產品形狀并制造更加特殊的材料，研究和開發不同類型3D打印技術在核能領域的應用對下一代核能的發展變得越發重要。本期，3D科學谷與谷友一起來了解美國橡樹嶺國家實驗室如何利用3D打印和人工智能改進核反應堆技術。
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如果說發動機是飛機的“心臟”，那么核反應堆堪稱為核電站的“心臟”了。
展開 
ANSYS技術助力NUSCALE POWER設計核電站
行業領先的仿真平臺可加速測試和最大限度地提高安全性
2015年9月17日，匹茲堡訊——小型模塊化反應堆（SMR）核電站設計公司NuScale Power正在進一步擴展利用ANSYS（NASDAQ：ANSS）工程仿真解決方案，以確保核電站更加安全可靠。雙方達成了新的多年合作協議，讓NuScale能夠獲得一系列行業領先的ANSYS工程仿真解決方案，從而加速設計，并盡可能縮短SMR原型開發的上市時間。
該協議讓NuScale能夠使用ANSYS的結構和流體產品以及高性能計算解決方案。NuScale將發揮ANSYS科技優勢，針對反應堆功率模塊設計的模塊封裝、熱工水力學和結構完整性進行仿真，而不必完全依賴高昂成本的物理原型和測試。通過進一步了解反應堆模塊的設計過程，NuScale能以更大的信心滿足核產業嚴格的安全和環保審批要求，同時滿足客戶的質量要求，并盡可能降低成本。
NuScale的首席工程師Randy Morrill指出：“45年來，ANSYS一直是核產業仿真技術的黃金標桿。隨著業界要求越來越高，挑戰變得日益復雜，我們亟需創新性的工程解決方案。與ANSYS的協議讓我們能不斷開發精確可靠的產品，滿足客戶需求。”
NuScale的首席運營官兼首席核技術官Dale Atkinson指出：“我們很高興獲得ANSYS的持續支持。他們在工程仿真解決方案領域的知識和經驗將繼續成為NuScale SNR設計和部署的重要資產。”
ANSYS的全球能源產業總監Ahmad Haidari指出：“核產業的重點是在成本壓力很大同時監管嚴格的環境中提供可靠安全的能源。我們很高興能為NuScale提供同類最佳的工程仿真解決方案，幫助該公司進一步改進反應堆模塊的安全性，降低生產和運營成本，同時滿足監管和業界要求。”
展開 Moldex3D模流分析之高效多核與并行計算技術
三維實體模流分析技術可以提供許多傳統2.5D模流分析技術所不能提供的優點，例如與CAD的整合、分析正確性、模型最少簡化…等等。然而，三維模流分析在完全不簡化模型的情況下，無可避免增加了許多計算上的負擔，使得計算時間增長。Moldex3D所采用的高效能有限體積法 (HPFVM, High-Performance Finite Volume Method)，雖然已經是目前商用CAE軟件中計算效能高的一種，但是當面臨大型模具，以及客戶快速分析的期望時，仍有相當大的改進空間。
Moldex3D 在業界率先支持并行計算，以求大量增進分析計算效能，在更短時間內完成復雜、內含大量網格元素的模型分析數據。高效率的平行化計算核心可進行完整的充填、保壓、冷卻、翹曲、玻纖排向、反應射出…等計算。此外，Moldex3D 并行計算技術可同時支持多CPU和叢集式計算機計算。
對于光學零件，纖維補強汽車零組件、連接器、齒輪..等等，對高精度和高速計算的需求永遠不能低估。計算速度可以被更新更強大的CPU改善。然而，僅僅改進CPU的速度在速度和準確性上并無法滿足工業用戶。多核心CPU計算機組成的使用，便成為可行的解決方案。
效能顯著的案例探討
Moldex3D身為CAE專業廠商，是市面上能完整支持全并行計算的模流軟件，包含流動、保壓、冷卻、翹曲、纖維、多材質射出等分析。運用多核心或者多CPU的高計算能力，計算時間能受大幅的縮短，例如以雙核心的計算機為例，計算效率有機會提升50%到80%以上。Moldex3D高效多核與并行計算技術能降低您的成本并產生極高的效益。
展開 振動仿真的校核、驗證與確認（V&V）技術專題分享會圓滿落幕！
“振動仿真的校核、驗證與確認（V&V）技術專題分享會”如期而至，本次研討會圍繞信威Sim&Ver仿真驗證工具應用和價值、結構動力學驗模解決方案展開了深入的交流與探討。
接下來，由小編帶您一起回顧本次活動的精彩內容。
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主題分享
PART1
信威Sim&Ver仿真驗證工具應用和價值
在重大裝備與工程研發、建設、服役過程中的可靠性和安全性評估等方面，數值模擬正發揮著越來越重要的作用。然而，目前在工程界，復雜結構的數值模擬結果往往只能作為參考，很難直接基于數值模擬結果做出重大決策，決策仍主要依賴試驗或專家判斷。其原因在于，對目前的數值模擬預測結果的有效性，并沒有對其置信度進行有效的定性或定量評估。
安懷信虛擬樣機咨詢事業部技術總監喻強介紹了仿真模型驗證和確認技術（V&V）的背景和內涵、工業軟件布局、以及主要技術服務。V&V（Verification&Validation）技術關注數字模型在軟件實現過程中的誤差識別與消除，通過對比計算模型的仿真輸出和實驗數據，量化模型的精度。將V&V技術融入仿真運行流程，能夠幫助用戶進行精度驗證，減少仿真建模的誤差。另外，還為來賓介紹了信威Sim&Ver仿真驗證工具的定義和功能，分享了若干經典案例，如設備艙熱仿真模型驗證、機電伺服控制系統數學模型驗證等等。
展開 振動仿真的校核、驗證與確認（V&V）技術專題分享會報名開啟！
振動仿真的
校核、驗證與確認(V&V)
技術專題分享會
上海·浦東
2022.9.9（周五）
- 活動背景 -
當前，技術的發展對產品的性能要求越來越高，相關設備的振動噪音問題也日益受到重視。產品的振動問題直接影響產品的性能和使用壽命，研究其振動規律并尋求一種低振動現代設計方法，對于提高產品的性能有深遠的價值和廣闊的前景。
仿真和測試是解決振動問題的兩種常用方法，但這兩者還存在以下問題：
動力學仿真模型的計算精度不高，依靠仿真模型很難進行準確的性能預測，無法真正實現仿真指導設計；
產品進行振動環境試驗考核時，不準確的仿真模型對振動測試的預判和指導會非常有限。
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