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[成果] 1800290002 黑龙江
[R12, TB3] 应用技术 医学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:中国广大农村地区一般以地下水、地表水为饮用水源。地下水源水质复杂,存在着不同程度重金属、氟、砷等污染、还常会出现农药和化肥等有机污染。地表水源受水土流失、农田径流、农村生活垃圾及养殖废物管理无序的影响,普遍存在有机物、重金属、病原微生物、藻类等污染,会对人体健康造成影响。在饮用水深度净化处理技术方面,现行的净化设备几乎都是以城市自来水为基础设计,这些装备对水质要求高、能耗高、维护成本大,不适用农村地表水或者浅层地下水水源水质。因此,亟需开发适于中国农村的、高适应性、多功能、操作管理简便的分散式供水深度净化装置。 纳米材料强化水源生态/生物修复过程与技术:发展促进微生物电子传递、有利于纳米材料与植物、微生物之间的能量转换、物质传递的多尺度/多维度微纳米复合结构的构建和性能调控方法,开发促进微生物胞外电子转移的纳米材料;选择性纳米吸附材料设计与性能调控:制备具有优良传质性能的三维多级微纳孔纳米碳基复合材料,依据材料表界面与微污染物之间物理、化学、电化学吸附作用机制研究功能化修饰方法,发展适于农村饮用水中典型微污染物高效选择性吸附去除纳米材料;功能纳米催化材料设计与除污染技术:研发具有高活性、安全、使用方便的纳米吸附或纳米催化氧化还原材料,开发针对农村饮用水中微量有毒污染物的催化氧化去除技术,研制对农村饮用水中有毒污染物具有高效去除效能的装备。
[成果] 1800290172 北京
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2018
成果简介:核电安全性和经济性是全社会共同关心的问题。数值反应堆技术是利用超级计算机数字模拟技术,结合现有核电站设计、研究和运行经验,研究核电站物理、热工水力燃料、材料等行为,探索核电站燃料、材料、部件在核电站环境下的性能演化规律,对核电站关键设备进行数字验证,对全寿期核电站的安全性和可靠性作出评估,这对核电站的安全经济运行具有重要意义,借助于数值反应堆技术可为新型反应堆设计提供新方法。 数值反应堆是超级计算机的高性能计算与反应堆技术相结合,对各专业模块进行更深层次的高精度模拟,实现对所研究问题进行高精度分析,将各学科进行多物理一体化耦合,尤其是堆芯物理、热工水力和燃料性能模块,以提高整体计算精度,并改进计算分析流程。数字反应堆技术为核电站的设计、服役行为分析、老化管理等提供了强有力的手段。数值反应堆技术是核电技术研究的前沿领域,受到国际核能界的高度关注。 该课题以中国原子能科学研究院反应堆工程技术部杨启法副主任(原反应堆工程技术研究所常务副所长)为负责人,组织了国内相关研究领域的主要优势单位,充分发挥各家单位多年来在反应堆设计计算、材料辐照效应计算机模拟技术、专家数据库、大规模并行算法研究及实现与优化技术、并行软件工程、运行支持系统、并行编译系统、科学数据可视化等方面优势形成了具有雄厚研究实力和良好科研条件的研究团队,针对数值压水反应堆总体架构设计、关键部件材料性能优化软件系统研制及示范应用进行关键核心技术攻关,取得了重要的阶段性研究成果,为数字反应堆的进一步研发提供了坚实的基础。 创新点: 在国家863计划项目的支持下,该课题在国内开展了数值压水反应堆总体框架设计,通过各专业(物理、热工水力、燃料、结构力学、安全、材料等)之间耦合原则/规范的深入分析,初步形成了数值压水堆的总体架构,提出了数字反应堆的方案,方案得到了国际同行的认可。 材料性能模块是数值反应堆的重要模块以及重要组成部分,其中材料辐照损伤是材料服役性能退化的重要方式,是国际上数值堆材料模块研发的重点。制约材料辐照损伤精细模拟的关键是现有原子尺度模拟时空尺度的限制,空间上很难实现1012原子的模拟,时间上难以达到秒级的模拟。该课题基于嵌入式多尺度模拟方法,将原子尺度模拟方法MD和KMC耦合起来,通过势函数的优化以及设计新的数据结构,降低了MD模拟所需内存,提高了计算效率,在此基础上开发了具有自主知识产权的Crystal MD、Crystal KMC和Radieff程序。上述软件在“天河二号”和“神威·太湖之光”两台超级计算机上进行了测试,能高效使用10万处理器核,模拟规模均可达4×1012原子,并行效率超过30%,在国际上首次实现了基于EAM势的4×1012原子尺度的模拟,达到了国际先进水平。 该课题的创新点体现在:建立完整的数值压水堆领域模型,设计出具有高性能、可扩展、高可用的数值压水堆模拟环境总体框架,为建立完整的数值压水堆模拟环境奠定基础;开发具有自主知识产权的可支撑数十万核量级并行的材料性能优化模拟软件,在国际上首次实现101012个原子-秒量级的大规模数值模拟,并行效率超过30%;建立数值压水堆高可扩展共性算法库,主要包括材料性能优化算法(如MD、MC、RT、DD、PF)、粒子输运算法(Sn、MC)、热工水力算法(CFD)等;高效实现反应堆关键材料性能优化的多尺度模拟自适应共性算法(MD、MC、PF、RT等)。 学术成果及奖励: 课题组在课题执行的2年时间内总共发表论文26篇(其中6篇影响因子>3.6);获得软件著作权3项;技术报告10份。获国家超级计算广州中心颁发的“天河之星”优秀应用奖,课题的开展提升了我国高性能计算在核能领域的应用水平。
[成果] 1800290173 北京
X83 应用技术 环境监测 公布年份:2018
成果简介:空气质量预报模式系统是空气质量状况预测、潜在重污染事件预警、外场观测实验指导的关键平台。空气质量预报模式正在从离线耦合向在线全耦合模式过渡,我国迄今未形成全球-区域-城市尺度全耦合空气质量预报预警系统。提高特定区域模拟精度,普遍选用等距均匀的嵌套网格技术,无法动态加密污染源高排放区或污染物高浓度区模式网格,也无法充分反映高浓度条件下非线性化学过程。自适应网格方法可以更好解决该问题,但在空气质量模式中应用很少。另外,模式初值的改进、源排放不确定性的降低、模式中关键物理化学过程表征的完善以及多模式集合预报是过去、现在和未来空气质量数值预报准确率提高的重要途径。 主要研究内容: 拟重点发展一个模式,更新/新增7个关键模块,构建一个系统,实现从模式发展、模块更新/新增、系统构建、业务示范的完整技术流程,为实现指南预期目标提供技术支撑和平台保障。 1)发展一个模式,即自适应网格空气质量预报模式。根据不同污染物的高分辨率源清单和实际地形资料,锁定各工业、电厂点源位置等,对其周边网格加密,构建一个统一的自适应网格,充分反映我国实际污染源和地形的分布特征。以此为基准网格,实现自适应网格气象模式与自适应网格大气化学输送模式的完全耦合,研发多尺度自适应网格空气质量预报模式。 (2)更新/新增7个模块。更新气溶胶动力学模块、稳定边界层参数化方案、初始场优化、动态污染源反演以及二次污染物来源数值解析模块,新增气态亚硝酸(HONO)形成新机制和二次气溶胶生成转化机制模块。 (3)构建一个系统。构建全耦合多尺度变网格空气质量预报模式系统,耦合上述研发模式/模块,开发多模式集合优化和中期数值预报技术,规范化气象、排放源处理接口模块。 (4)业务示范。依托中国环境监测总站平台,实现全耦合多尺度空气质量模式系统业务应用示范,重点区域空气质量达到指南预期指标要求,形成业务流程技术规范。
[成果] 1800290160 北京
X16 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:为了深入研究我国陆地碳收支定量认证、碳增汇潜力与速率、增汇技术与措施以及未来全球增暖情景与大气温室气体浓度关系的不确定性等重大科学技术问题,迫切需要应对气候变化温室气体减排的高精度监测技术与网络来定量评估我国的大气温室气体排放,建立以卫星遥感、空中监测与地面网络监测和大气模式系统相结合的我国自主大气碳浓度和碳源汇监测系统。项目将开展以下五个方面的研究: (1)大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体监测技术与设备:针对我国大气温室气体监测仪器完全依赖进口的现状,将自主研制高性能的大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测设备。大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测装置主要包括气体进样单元、光学测量单元、电子学控制/数据采集分析及传送单元。 (2)温室气体排放在线监测设备:研发基于可调谐二极管激光调制吸收光谱技术的园区分布式多监测点温室气体排放在线监测系统,并在典型工业、畜牧业固定集中排放源开展应用示范测试;形成温室气体排放在线监测系统产品的计量检测技术要求和检测标准草案,质量控制和质量保证规范草案;对研究成果进行产业化开发。 (3)典型生态系统温室气体通量监测装置主要包括开腔长程吸收池、激光及其控制单元、数据采集分析及传送单元。将从防污染开腔长光程吸收池的设计;消除大气颗粒物、湍流、环境温度、湿度、压力等对仪器测量精度的影响;基于高灵敏度吸收光谱技术的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等测量系统集成研制;利用研制的通量测量仪器开展旱地农田和草地土壤交换通量研究,评估TDLAS系统稳定性四个方面开展。 (4)卫星遥感温室气体反演:针对我国城市群地区,研究高气溶胶条件下的多气溶胶参数反演方案,降低气溶胶散射对二氧化碳柱浓度反演精度的影响并基于地基观测数据对卫星二氧化碳产品精度进行验证。 (5)温室气体垂直廓线监测技术与设备主要包括:高分辨率红外激光外差太阳辐射光谱仪、高精度太阳跟踪仪、垂直廓线反演算法和地基验证系统。信噪比、光谱分辨率及设备成本是构建温室气体垂直廓线监测网络的技术瓶颈,项目解决高信噪比、高光谱分辨率的提取太阳光透过大气后的大气温室气体太阳辐射吸收光谱的激光外差光谱关键技术问题,通过系统集成技术攻关,研发基于激光外差太阳辐射光谱的新一代便携式、低成本的温室气体气柱总量及廓线测量设备,满足温室气体垂直廓线监测网络的建设需求。
[成果] 1700650326 安徽
TL6 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:中子是核能系统的“灵魂”,它既是核裂变的触发粒子与媒介,也是核聚变最主要的能量载体,中子问题是核能安全的源头问题。中子源科学装置是中子物理与辐射安全创新研究,以及核能系统关键技术研发的重要平台。美国、俄罗斯、欧洲等国家已争相启动强流中子源科学装置的研发计划,但受制于强流离子加速、超高热流密度散热等关键技术,中子源强难以进一步提高,严重制约了新型核能系统的安全高效发展。针对此迫切需求,项目团队在国家自然科学基金委重大研究计划、国际原子能机构国际合作、中国科学院科研装备研制等项目支持下,自主创新设计并研发了强流氘氚聚变中子源HINEG,成果被多名院士组成的专家组评价:“在同类装置中,强流氘氚聚变中子源HINEG中子源强在运国际第一,超高载热旋转靶等核心技术处于国际领先水平”。项目主要创新点如下:1)创新设计并研制了双模式强流氘氚聚变中子源科学装置,聚变中子源强在运国际第一。基于新型核能粒子输运理论设计研制的中子源科学装置,具备聚变中子源与裂变中子源双模式特征,聚变中子源强达6.4×1012n/s。2)突破了制约强流聚变中子持续产生与精确测控的全过程关键技术,解决了中子源强难以提升的国际难题。发展了多机制协同强化传热方法,发明了阵列射流耦合强剪切流场散热技术,成功研制的超高载热旋转靶系统承载热流密度达21.6kW/cm2(相当于太阳表面热流密度的3倍以上);发展了后置磁约束空间电荷抑制的高梯度均匀场静电加速技术,研制了国内功率最大的超高压低纹波直流开关电源;发明了基于中子倍增能量补偿的长中子计数器源强测量技术,解决了高能高注量率中子的溯源难题。3)创新应用于反应堆堆芯模拟与中子物理实验验证,建成国际首台器堆耦合堆芯同构中子物理实验装置。发明了可灵活组合蜂窝结构组件构成的模块化堆芯,发展了多维冗余的复杂耦合系统控制策略,实现对铅基裂变反应堆、聚变裂变混合堆、加速器驱动次临界系统等多类型反应堆堆芯的同构精确模拟。HINEG成果及其应用已申请发明专利37项,其中已授权专利22项,获中国电源学会科技进步奖一等奖1项,发表SCI/EI等论文20篇,获国际会议报告46次,其中大会特邀报告9次,特邀为美国核学会Fusion Energy Division Newsletter撰文,被编入国际原子能机构IAEA官方报告。HINEG已应用于国际热核实验反应堆ITER、国际原子能机构紧凑型中子源CFNS、中科院战略性先导科技专项“ADS嬗变系统”等重大核工程项目,并服务于中子活化分析、抗辐照加固、航空航天等核技术应用。该项目的研制成功,是新型核能系统中子物理与辐射安全创新研究的重大突破,大幅提高了中国在该领域的国际影响力。
[成果] 1700520316 陕西
TD7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于矿山安全技术领域。中国煤田火区面积达765km2,已烧损煤炭资源40多亿吨,排放出大量SO2和CO2等有毒有害气体,直接经济损失达20多亿元,造成巨大的资源损失和生态环境恶化。中国煤矿每年出现煤自燃隐患4000余次,封闭采煤工作面近100个,极易引起矿井瓦斯爆炸,严重威胁矿井安全生产。煤火灾害具有火源隐蔽、立体分布、贫氧氧化的特点,煤自燃特征信息感知、位置识别及热量消除一直是煤火灾害防控亟待解决的三大难题。该项目针对上述难题开展了系统深入的研究与应用,提出了煤自燃危险程度判定新理论及隐蔽火源位置反演识别新方法;建立了煤自燃隐蔽火源特征信息动态监测与隐患预判技术体系;研制了无机发泡膨胀膏体充填堵漏控风、液态二氧化碳惰化窒息和稠化胶体降温灭火的系列新技术及装备,实现了煤火灾害由被动治理向主动防控的根本转变。主要科技创新内容包括:(1)提出了煤自燃危险程度判定及隐蔽火源位置反演识别方法。揭示了煤自燃特征温度与指标气体的内在对应关系,通过与现场数据的对接,提出了表征煤自燃温度的q指数计算方法,确定了基于指标气体的煤自燃危险程度判定准则,建立了“热-固-流-化”煤火灾害反演计算模型,提出了煤火灾害危险度概率函数及警戒-危险-燃烧的“三区”定量划分理论,为煤火灾害危险程度的直接判定和隐蔽火源位置的准确识别奠定了理论基础。(2)创新了煤火隐蔽致灾信息动态感知与隐患预判技术。研发了煤自燃危险区域气体-温度-压差高密度网络化无线监测系统,开发了可调谐半导体激光光谱高灵敏度痕量气体检测技术,研制了煤自燃多组分指标气体与温度一体化激光动态监测装置,提出了煤自燃安全态势预警知识在线挖掘与智能推演方法,建立了煤火灾害隐患辨识预警动态模型,开发出煤火灾害危险程度与位置动态预判预警系统,实现了煤火灾害多源信息动态感知、孕灾告警、动态预判及准确定位。(3)开发了煤火灾害分区“防-控-灭”关键技术。基于煤火灾害危险程度“三区”定量划分准则,研发了适用于警戒区域堵漏降氧的无机发泡膨胀膏体充填防灭火材料及配套装备,实现了充填材料的远距离大流量输送和动压快速充填堵漏控风;发明了适用于危险区域的堵漏隔氧和吸热降温的稠化胶体防灭火材料及配套装备;创新了适用于燃烧区域快速降温惰化的液态二氧化碳直注防灭火工艺及装置,实现了煤火灾害的分区“防-控-灭”。项目授权发明专利16项,实用新型专利23项,软件著作权7项;论文86篇,其中SCI收录16篇、EI收录21篇;出版专著4部;相关产品获煤安认证20件;获省部级科技进步一等奖4项。主要成果已在全国20多个省(市、自治区)600多个煤矿以及孟加拉、俄罗斯和越南等国推广应用,成果转化产品实现了规模化生产,销售近8亿元,创汇1500万美元,社会经济和环境效益显著,推动了煤火灾害防控理论与技术的发展。
[成果] 1800120471 安徽
X53 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:纳米材料与传统材料相比,纳米材料的尺寸小、比表面积高,其表面具有大量的悬挂键或未饱和键,对周围介质具有很强的吸附能力与很高的反应活性。这些性能使得纳米材料在POPs的快速痕量检测与POPs和重金属污染土壤的高效修复治理方面,有很大的优越性与广泛的应用前景。该项目重点解决4个关键科学问题:①俘获POPs和毒性重金属的敏感材料及其在纳米结构表面的修饰方法;②天然矿物纳米材料的活化原理,纳米材料降低或消除重金属毒性的原理以及重金属的回收方法;③纳米材料对POPs的降解机理;④纳米结构阵列对POPs快速响应的规律及其构筑方法,基于纳米结构快速痕量检测POPs的原型器件及试验样机的设计原理及其构筑方法与技术。结合中国环境污染现状及局部小范围土壤严重污染的实际情况,设置4个研究课题:①面向持久性有毒污染物检测与治理的纳米材料表面修饰改性与功能化;②微/纳米材料对重金属重度污染土壤修复的原理及其示范;③微/纳米材料对POPs重度污染土壤修复的原理及其示范;④快速检测痕量POPs的纳米结构敏感器件及试验样机。总体研究思路如图1所示。项目主要成果及创新点:(1)发展了1种利用微/纳米材料修复治理重金属污染土壤的有效方法。(2)发展了天然矿物蒙脱土、磁铁矿对POPs进行脱氯或降解的有效活化方法,微/纳米材料活化过硫酸盐或协同微生物高效降解POPs的方法,建立了多环芳烃、滴滴涕类POPs重度污染土壤的修复示范。(3)发展了基于纳米结构表面增强拉曼散射(SERS)效应和电学敏感特性快速检测痕量POPs的方法,构建了几种原型检测器件,研制了2种临场快速检测POPs的试验样机。
[成果] 1800120242 北京
TB3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:全球纳米材料的研究进入了一个崭新的阶段,以需求为导向开展的宏观尺度纳米材料体系的研究已成为新的趋势。该项目以国家重大需求为牵引,从纳米材料和纳米结构的合成、表征及性能研究的成果中,优选出数种具有应用前景的纳米结构单元,进一步发展宏观尺度纳米材料体系的制备方法,实现从纳米结构单元合成的研究转到利用纳米结构单元组装成宏观尺度纳米材料体系的研究。重点揭示多尺度单元之间的界面效应和耦合效应,发现宏观尺度纳米材料体系中的新现象、新特性和新原理,争取在科学上有所突破,并发展出几种具有特定功能的、拥有自主知识产权的宏观尺度纳米材料体系,为新兴战略产业快速发展做出贡献。该项目的总体研究思路主要为:①利用制备的纳米结构单元构成微米尺度的结构单元(纳微化),再由此进一步构筑成宏观尺度的纳米材料体系(纳宏化、微宏化);②利用自组织生长的宏观尺度纳米阵列或二维网络,结合微加工技术,发展出几种制备功能化宏观尺度纳米材料体系的技术;③研究所构筑的宏观尺度纳米材料中的纳-纳、纳-微、微-微结构单元之间不同的界面结构对性能的影响。研究功能化宏观尺度纳米材料体系中不同材质、不同维度、不同尺度的界面效应和耦合效应;④从宏观尺度纳米材料体系的构筑,到实际应用中先进器件的制作,将“自下而上”技术与“自上而下”技术相结合,制备出满足先进器件需求的关键的宏观尺度纳米材料体系,在性能优化的基础上,设计和制作实用化、功能化的示范器件。
[成果] 1800120388 上海
X51 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:我国近几十年来,工业不断发展,城市规模日渐扩大,随之而来的大气污染问题越来越受到政府和公众的关注。我国大气科学工作者在京津冀、长三角、珠三角等区域开展了长期定点的大气外场观测和污染时期的加强观测,发现我国近年来重霾污染天气短时间内细颗粒物(PM2.5)呈爆发式增长,表现为时间上具有突发性和持续性,空间上具有跨省际、跨区域蔓延的特征。我国多个研究单位对重霾污染形成过程的加强观测研究,初步认识了燃煤、扬尘、机动车、生物质燃烧、二次颗粒物形成等造成细颗粒物污染的来源,提出了区域大气复合污染机制概念初级模型。但是,对细颗粒物爆发增长的诱因、发生、发展机制还不清楚。该项目将在3年内开展以下几个方面的研究工作:大气现场综合观测研究。重点行业排放监测与评估。二次细粒子形成模拟研究。模式参数化及调控原理。
[成果] 1800120337 北京
S15 应用技术 农业科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:土壤质量和污染物监测主要依赖常规实验室检测技术,而现有现场检测设备在检测灵敏度、精密度和准确度方面不能满足要求,且核心部件主要依赖进口。因此,研发和推广具有完全自主知识产权的高精度、集成化、智能化的土壤多参数现场快速检测技术和设备,实现土壤水分、pH、盐度、氮(有机)、磷、钾、挥发性有机物(苯)等常规指标和砷、镉、铅、铬、汞等毒性指标的现场快速检测势在必行。主要研究内容:(1)土壤营养成分现场快速检测设备。(2)土壤挥发性有机物现场快速检测设备。(3)土壤重金属现场快速检测设备。(4)土壤高精度多参数现场快速检测系统集成与应用示范。
[成果] 1700320080 安徽
[TL3, O] 应用技术 [自然科学研究与试验发展, 工程和技术研究与试验发展] 公布年份:2016
成果简介:核安全是核能发展的生命线,开发更加安全更加高效的新型核能系统势在必行。中子在核能系统中被称作“灵魂”,中子问题也是核能安全的源头问题。新型核能系统(先进裂变堆和聚变堆等)的结构、材料与中子源特性复杂,致使系统内中子行为过程描述极其复杂,其准确求解一直是世界性难题,传统中子学理论和方法已面临严重挑战:简化的规则建模和过程孤立的输运理论与方法不再适用。项目组历时22年发展了支持新型核能系统发展的中子输运理论,在该基础上创新提出了中子数量倍增和能量高效提取的中子利用方法。在中子学领域做出一系列原创性工作,主要包括:发展了多过程直接耦合的中子输运理论及非规则精准建模方法,解决了复杂系统核设计与安全评价准确高效计算的难题。建立了概率论与确定论直接耦合的物理模型,发展了系列高效数学求解算法,使新型核能系统的大空间全过程精准核设计与安全评价成为现实。掌握了中子触发的核素嬗变性能动态演化规律,提出了裂变堆中子数量安全高效倍增方法,为核废料永久处理开辟了一条新途径。发现了引入乏料钚可使系统对驱动中子源的功率要求降低2个量级以上,纠正了国际原有认识“利用可预见技术不可能实现长寿命高毒性放射性裂变产物有效嬗变”。揭示了中子关联多物理场内核热沉积与传递行为规律,解决了聚变堆强中子辐射和强磁场条件下难以实现中子能量安全高效提取的难题。阐明了多级插件解耦多物理场相互作用的“核热逐级循环”机理,冷却剂出口温度可超过1000℃,突破国际液态金属核能系统温度设计限值。项目组发展的新理论、方法及软件在美、欧、日等50个国家618家知名核领域单位、23个国际重大核工程项目获得重要应用:应用于中国首个自主三代商用核电堆型“华龙一号”核设计验证,满足其软件自主化需要;被能源领域规模最大的科技合作项目“国际热核实验堆ITER”选为标准模型和基准软件,发现并纠正了ITER原有核设计错误,消除潜在运行风险;被国际同行评价为“represents a major contribution to the progress made in recent years in the field of neutronis”。项目组就该成果发表SCI论文115篇,其中20篇主要论文SCI他引1065次(8篇代表性论文SCI他引614次,单篇最高SCI他引107次);5篇论文入选ESI十年全球Top 1%“高被引论文”;5篇在核工程领域权威期刊Fus. Eng. & Des.建刊以来全部论文中被引排名Top0.1%;2篇入选“中国百篇最具影响优秀国内学术论文”;出版专著3部;获发明专利13项、软著5项。
[成果] 1700320152 安徽
P41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:大气湍流、气溶胶和水汽不仅是气候环境变化的要素,更是十分重要的大气光学参数。大气光学参数空间分布不均勻又瞬息万变改变了光波传输特性,严重影响光学遥感、目标探测、光学制导、空间光通讯等激光与红外光电工程应用。实时探测光波传输路径上的大气光学参数,并以此快速高精度仿真计算光波大气传输已成为该领域应用研究的重要难题。通常大气参数探测只能获取整层和垂直路径上的分布参数(激光雷达),或非指定路径非持续数据(探空气球)。由于斜程激光雷达探测缺乏对流层顶洁净气溶胶的定标点,难以反演斜程大气参数分布。利用水平均匀假定的大气参数垂直分布模式,在评估大气对光波斜程传输影响的仿真中,具有很大不确定性。因此,任意斜程路径上的大气光学参数分布实时探测和传输仿真已成为光电工程等实际应用中的关键技术瓶颈。该项目瞄准国家光电工程发展等重大需求,取得如下主要技术发明:发明了斜程路径大气湍流强度分布探测的新技术。提出了激光束侧向散射光柱差分像抖动实时测量斜程路径湍流强度分布的新方法、宽视场光柱焦平面成实像方法和优化的L-M湍流强度分布反演算法。研制了首套大气湍流强度廓线实时测量系统,测量高度达12公里,相对偏差小于8%。发明了斜程大气激光雷达无盲区探测新方法。提出了利用光柱侧向散射修正后向散射探测激光雷达几何因子的新方法,实现了地面测量参数用于激光雷达斜程大气探测的定标;优化匹配窄带滤波和全视场背景抑制技术,攻克了白天拉曼散射弱信号探测难题。实现了气溶胶、水汽和温度廓线同步昼夜无盲区探测,夜晚和白天探测高度分别可达10公里和3公里,相对偏差小于10%。发明了探测水汽和气溶胶吸收光声光谱的新技术。发明了侧向共振管石英音叉光声光谱新技术,提高了微型光声光谱灵敏度,实现了水汽吸收大动态范围探测;提出了双光路光声差分探测气溶胶吸收系数新方法,解决了气溶胶受水汽强干扰的弱吸收探测难题。研制的气溶胶吸收探测仪归一化噪声等效平衡系数达5.4×10<'-9>,优于此前国际最高水平(1.5×10<'-8>)。创建了大气辐射传输快速高精度实时仿真计算模式及系统软件。提出了逐线积分优化的分子吸收快速计算模式、离散坐标法重排的多次散射快速算法等算法,并建立了自主知识产权的通用大气辐射传输模式和仿真计算软件(CART),结合实时测量的大气参数廓线,使空间目标辐射特性测量大气修正误差由30%减小到6%。改变了该领域完全依赖国外模式和软件的局面。该项目共获授权发明专利22项,计算机软件著作权18项,“总体技术达到国际先进水平,其中激光束侧向散射光柱差分像抖动湍流强度测量技术、气溶胶近中红外波段弱吸收双通道光声差分探测等技术具有原创性”。研制的大气光学参数实时测量设备和光波大气传输仿真系统75台(综合应用系统20台套)已推广应用到15家单位,实现经济效益2.1亿元,为国家重大光电工程发展发挥了不可替代作用,为气候环境变化研究提供了新手段。
[成果] 1600420609 安徽
X53 应用技术 环境治理 公布年份:2016
成果简介:该项目采用可见/近红外光谱技术、激光诱导击穿光谱技术、电流-电压四端法、电阻电容法,结合自动化土壤采样、预处理设计,以及车载移动平台的优势,研制了两套车载土壤养分与重金属污染物快速检测装置,实现了大面积土壤养分与重金属的在线快速检测。主要创新成果有:研究了土壤元素间光谱特征,揭示了系统参数与环境条件对土壤激光诱导击穿光谱影响机理,提出了土壤元素谱线间干扰去除的理论方法,采用广义内标法去除了谱线干扰。研发了土壤样品的自动化采集与预处理系统装置,结合可见/近红外、激光诱导击穿光谱检测技术,实现了土壤样品的自动采集和实时快速在线定点检测。研发了基于拖拉机和自主行走式的两套车载土壤养分与重金属的快速检测装置,集成了可见/近红外光谱检测系统、激光诱导击穿光谱检测系统、土壤电导率与含水量检测系统、自动土壤采样系统与自动土壤预处理等多系统的车载移动平台,实现了对土壤成分的高精度、低成本、大面积、原位快速检测。项目取得了显著的经济和社会效益,总体达到国际先进水平。
[成果] 1600420202 安徽
P41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目基于激光雷达大气遥感探测技术,利用大气细粒子在不同探测波长的散射和消光探测不同的物理特征,研制了大气细粒子时空探测激光雷达,主要创新之处有:攻克了大气细粒子时空探测激光雷达系统中核心关键技术,重点突破了双波长全固化免调谐大气细粒子激光雷达专用激光光源、高灵敏探测技术、多通道高速大动态范围和低噪声宽带宽探测技术等瓶颈,掌握了大气细粒子激光雷达核心部件设计和制造技术;在数据反演方法上,创新提出了多波长融合激光雷达反演方法,提高消光系数、颗粒物质量浓度、污染源自动判别的精度和准确性,实现了实时的数据处理,保证了大气细粒子连续在线自动监测。项目总体技术达到国内领先水平。
[成果] 1600420203 安徽
P41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目基于激光雷达大气遥感探测技术和大气痕量气体的指纹吸收特性,开展了大气臭氧时空探测激光雷达的研制,主要创新点有:攻克了大气臭氧时空探测激光雷达中核心关键技术,重点突破了高能量免调谐大气臭氧激光雷达专用激光光源、高稳定的Raman转换光源、高效率紫外光栅光谱仪、多通道低噪声瞬态记录仪等技术瓶颈,并掌握了大气臭氧激光雷达核心部件设计和制造技术,突破了国外在该领域的技术封锁。在数据反演方法上,创新提出了双波长差分吸收信号直接反演大气臭氧浓度的算法,实现大气臭氧浓度的连续在线分析,提高在近地面高浓度气溶胶影响情况下臭氧反演的精度。该系统经环境监测部门使用表明,系统操作简便,系统稳定性好,自动程度高,为中国实现大气臭氧时空分布监测提供了优越的技术手段。同时该系统已投入批量化产业化生产,将为提高中国该仪器的国产化发挥十分重要的作用。该系统总体技术达到国内领先水平。
[成果] 1600420431 安徽
TL3 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目在铅基反应堆数字化设计的基础上,对交互式在线仿真技术进行了集成,并开发了设计与仿真验证平台,其主要创新点如下:提出了多时间尺度在线仿真预测方法,开发了铅基研究反应堆交互式设计与仿真验证平台,可应用于反应堆运行与控制安全等主动防御技术的仿真。研发了铅基堆三维堆芯物理实时仿真模型,并开发了基于仿真数据与模拟信号发生阵列实时交互的数字化仪控系统在线设计技术,解决了数字化仪控系统设计与集成和出厂前全系统的调试与验证问题。创建了反应堆迭代协同设计与仿真难研发流程,可以反应堆概念设计阶段检验各子系统方案设计之间瞬态耦合的自洽性,并提供修正方案,能够有效防止在工程设计与施工建造阶段由于动态耦合失效导致的重大损失。该平台为全球最大的核电站模拟机供应商GSE公司开发的“系统时序调度能力”软件提供了仿真验证服务,并为中国出口商用核电项目“恰希玛核电站”中C3、C4机组数字化监控系统组态软件的仿真验证做出了贡献。该项目的研发促进了新型反应堆设计流程的革新,总体达到国际先进水平。
[成果] 1600420466 安徽
TP3 应用技术 公共软件服务 公布年份:2016
成果简介:该项目产品是一款具有完全自知识产权、通用、智能、精准的三维核模拟、设计优化与安全评价软件,可广泛应用于反应堆物理、辐射防护与屏蔽、核医学、石油和航天等领域。主要创新点有:首次提出并实现了从工程CAD模型到蒙卡计算模型的自动转换,发展了区域智能分解与形状智能识别等建模方法,解决了长期困扰核工程领域的复杂核系统蒙卡计算难以精准建模的世界难题。国际热核聚变实验堆ITER装置核分析应用结果表明,建模效率提高1000倍以上。提出了基于权重修正的超热中子精确模拟方法,构建了蒙卡模拟核系统中子动力学参数理论计算模型。测试表明,该软件计算精度总与国际权威核模拟软件MCNP相当,中子动力学参数计算精度优于MCNP。提出了基于粒子位置预判的几何处理加速方法、自适应权窗平滑减方差的粒子输运加速方法、基于栅元信息多叉树快速定位的大规模计数加速方法以及概率论与确定论方法耦合加速方法等,在ITER装置核分析应用表明,计算速度比MCNP快6倍以上。设计了基于富客户端网络架构、海量数据四维可视化、任务资源协同调度的蒙卡云计算模式,具备负载动态均衡、资源弹性调度、多用户智能协同、网络分布式计算等特色,SuperMC实现了智能化、网络化应用。项目成果总体达到国际先进水平,其中复杂结构问题精准模拟计算能力及速度、用户友好性达到国际领先水平。
[成果] 1600420572 安徽
TH7 应用技术 光学仪器及眼镜制造 公布年份:2016
成果简介:该成果提出了一种基于色素特征荧光光谱的不同门类藻类分类识别方法,实现了蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻和隐藻等五个门类藻类定性识别与含量测定;建立了非负矩阵分解和加权最小二乘光谱解析算法,实现多种藻类共存的混叠离散三维荧光光谱快速在线解析;采用12波段LED激发光源、8波段荧光探测通道,结构活塞式自动清洁型水体自动进样装置,研发了小型离散三维荧光光谱析,实现了藻类和叶绿素荧光光谱连续在线监测。
[成果] 1600420573 安徽
X85 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2016
成果简介:该成果提出了基于半球空间束缚、多通道光谱收集与吹气驱散浮尘相结合提高光谱数据稳定性与检测灵敏度的方法,提高了光谱信号强度与数据稳定性;建立了基于窗口可变滑动实用化的激光诱导击穿光谱元素谱线归属识别方法和基于阻尼最小二乘法的光谱数据特征自动提取方法,解决了元素谱线归属识别速度、准确率以及自动化应用问题,实现了光谱数据的快速全谱识别与特征谱线的快速分离提取;研发了便携手持式土壤/固废重金属离轴非球面透镜组收发光学探头和现场移动式数据采集、处理与控制系统,实现了土壤/固废典型重金属浓度的快速、现场检测。
[成果] 1700260368 安徽
[TL6, O] 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属于热核聚变等离子体物理学(学科代码:1405510)。 高约束等离子体是实现磁约束核聚变能源的重要基础。国际热核聚变实验堆(ITER),将通过超过400秒的高约束等离子体稳态运行,演示聚变能成为未来清洁能源的可行性。然而,高约束等离子体中释放的边界局域模(ELM)在聚变装置面向等离子体的部件表面产生超过材料忍受极限的瞬态热负荷,影响装置寿命并带来杂质问题,对于聚变装置的稳态运行构成了严重的威胁。尽管国际磁约束聚变界发展了共振磁扰动等ELM缓解技术,但至今没有找到一种理想的方案来应对ELM带来的巨大挑战。因此,研究新型的ELM缓解方法是一个既重要又迫切的课题。该项目围绕ELM缓解这一难题,在中国托卡马克聚变实验装置EAST上开展了科学实验,探索了缓解ELM的新方法,取得了显著成效,刷新了高约束等离子体运行时间的世界纪录。项目取得的主要成果如下:找到了一种全程没有大幅度ELM的高约束长脉冲运行模式,对未来聚变堆的运行具有重要的借鉴意义。 确认了带状流在高约束等离子体触发过程中的贡献,并通过射频波加热和电流驱动手段与锂化壁处理技术相结合的方式,在EAST上找到了一种全程没有大幅度ELM的高约束长脉冲运行模式,刷新了高约束等离子体运行时间的世界纪录,对未来聚变堆的运行具有重要的借鉴意义。发现了射频波对等离子体边界磁拓扑结构的影响,利用射频波实现了对ELM的抑制,并同时拓展了偏滤器靶板热负荷沉积区域,开辟了一种ELM和靶板热流主动控制的新方法。 发现射频波的注入可以改变等离子体边界的磁拓扑结构,并对ELM产生显著的抑制效果,同时磁拓扑结构的改变还可以增大偏滤器靶板上热负荷沉积面积、优化等离子体与壁相互作用。这一发现提供了一种简单的、具有聚变堆应用前景的ELM和靶板热流控制技术。观测到一种新的台基准相干模,揭示了台基准相干模的物理特性,阐明了台基准相干模对ELM的缓解机理,提供了一种通过等离子体自发形成的输运通道来实现ELM缓解的新途径。 在台基等离子体内观测到一种新的准相干模,通过测量和和模拟揭示了该台基准相干模的物理特性,阐明了其产生机制。测量表明台基准相干模提供了一个穿越边界输运垒、连续排出粒子的通道,避免了大幅度ELM的产生。提供了一种通过等离子体自发形成的输运通道来实现ELM缓解的新途径。 项目核心研究成果发表在世界顶级学术期刊《Nature Physics》上,系国内磁约束聚变科学领域首次在《Nature Physics》上发表论文。英国Culham聚变能研究中心的首席科学家William Morris在《Nature Physics》期刊上撰文(代表性引文[2]),认为中国的托卡马克装置(EAST)展示的ELM控制方法,对于ITER和未来聚变堆具有较高的参考价值。项目的20篇核心论文中包含了世界顶级物理期刊《Physical Review Letters》论文3篇,磁约束聚变领域权威期刊《Nuclear Fusion》论文12篇(研究成果连续4年入选期刊的年度亮点“Highlight”。这一系列前沿成果的产生标志着中国在稳态磁约束聚变研究领域走在了国际前列。项目8篇代表性论文他引195次,20篇核心论文他引256次,影响因子大于20的论文1篇。
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