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关键词： 核燃料   裂变气体行为   陶瓷燃料   金属燃料  

摘要： 核燃料裂变气体行为是影响核燃料性能最为关键的因素之一。裂变气体是核燃料在裂变过程中产生的惰性气体，性质较为稳定，但其不溶于燃料基体，多以气体形式存留在燃料内。存留在燃料基体内的裂变气体会造成燃料肿胀，而从基体中释放到气腔的裂变气体会影响燃料和包壳间气隙的热导率和气压。无论是造成肿胀还是影响热导率和气压都会对核燃料的安全造成威胁，因此对裂变气体行为的研究具有重要意义。迄今为止，对裂变气体行为的相关研究开展了60余年，研究人员对裂变气体行为有了相当深刻的认识，并开发了包括裂变产生、气泡形核、气泡聚合、气泡迁移、气体原子重溶和最终裂变气体释放的一套完整的裂变气体行为理论体系，这套理论体系被广泛应用于核燃料性能分析中，为核燃料设计与性能模拟做出了极大的贡献。本文总结了裂变气体行为理论中多种具体的裂变气体行为，详细地阐述了裂变气体各种具体行为的产生原因及过程，同时针对不同类型核燃料独有的裂变气体行为进行了汇总，归纳了用于不同核燃料裂变气体行为的经验性和机理性模型，最后总结了现今裂变气体行为方向的研究重点。

关键词： “双碳”   低硫燃料油期货   原油期货   产业链   VAR模型  

摘要： 作为环保品种的低硫燃料油期货于2020年6月在上海国际能源交易中心上市，该品种的上市有利于我国“双碳”目标的实现。作者选取2020年6月22日至2021年6月24日上海原油期货和低硫燃料油期货的价格数据，通过构建VAR模型，综合运用方差分解、脉冲分析等方法，研究原油期货和低硫燃料油期货价格的关联性。结果表明：原油期货的价格和低硫燃料油的价格在一定程度上有着正向强关系，同时，两者在一定程度上还存在长期均衡关系。因此，低硫燃料油期货的价格构成与原油期货的价格存在一定程度上的相关性，该研究对构建产业风险预警体系、加强期货市场的建设与发展、服务实体经济等方面具有一定的现实意义。研究进而从掌握价格联动性等方面提出了相关建议，以供参考。

关键词： 燃料电池热管理   预测模型   强化学习   控制   余热回收  

摘要： 在交通领域,氢燃料电池汽车被认为是最有潜力的可再生能源汽车之一。氢燃料电池具有工作温度低、能量密度高、效率高、近零污染等优点,成为研究的热点。然而,氢燃料电池系统的性能受到多种因素的影响,其中温度的影响较大,而整车的性能也受各主要部件温度的影响。因此,对燃料电池热管理系统(Fuel Cell Thermal Management System,FCTMS)的研究尤为关键。 燃料电池热管理系统的作用是保持燃料电池在适宜温度范围内工作,并尽可能减小温度波动,以确保系统的稳定性、效率和寿命。本文基于AMEsim软件分别建立了燃料电池系统模型、FCTMS模型和热泵空调系统模型,并对各个系统中的主要零部件模型进行了介绍,最后,通过实验数据对模型进行了系统验证。本文针对FCTMS进行了以下研究: (1)基于反向传播(Backpropagation,BP)神经网络搭建了燃料电池温度预测模型,然后,选择系统中的六个变量(时间、电堆产热量、环境温度、水泵转速、风扇速度和散热器流量)作为输入,三个温度变量(电堆温度、散热器入口温度和散热器出口温度)作为输出,对预测模型进行仿真分析。经过验证计算后,发现电堆温度预测的准确性最高,相对误差为0.75%。而散热器出口温度的预测准确性最差,相对误差为4.3%。预测模型整体输出的均方误差(Mean Squared Error,MSE)为0.043,三个温度测试结果的平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)分别为0.23%,0.48%和0.16%,均低于5%。 (2)采用强化学习(Reinforcement Learning,RL)方法对水泵控制,并进行训练。将训练后的RL控制与传统的比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制进行比较。结果表明,在低温环境中,基于RL的温度控制方法比PID控制提高了3.4%。在高温环境中,RL控制方法的温度控制能力提高了4.1%。 (3)设计了燃料电池余热回收系统结构,在燃料电池冷却回路中增加一个换热器,鼓风机吹扫换热器将热风吹送到乘员舱内。结果显示,与PID控制相比,加入余热回收结构后,水泵的能耗降低了0.04k Wh。同样,在空调系统中,压缩机的能耗减少了0.63k Wh,并且余热回收模式下空调系统的性能系数(Coefficient of Performance,COP)提高了1.5%。

关键词： EC细网格   误差分析   2 m气温   10 m风速   修正海平面气压  

摘要： 基于EC细网格12～72 h气象要素资料，与选取的乌鲁木齐机场实测要素场进行比对分析。结果表明：1)EC细网格2 m气温普遍低于实况0.5℃～1.6℃，10 m风速整体较实况偏大，且随着风速增大，误差明显增大，最大平均偏差超过5 m/s;2)EC细网格2 m气温、10 m风速的误差均具有明显的日变化特征，表现为白天误差小于夜间，10 m风速还具有一定年变化特征，夏季偏差最小，冬季最大;3)EC细网格修正海平面气压在白天为负偏差，夜间为正偏差，在4～9月整体比实况偏低1～3 hPa,11～2月比实况偏高2～4 hPa;4）总体来说EC＿20对2 m气温和10 m风速的预报效果优于EC＿08。

摘要： 1.《气候变化研究进展》是由中国气象局主管，国家气候中心主办的气候变化领域内由自然科学和社会科学相结合的综合性学术刊物。2.本刊设有“气候系统变化”“气候变化影响”“气候变化适应”“温室气体排放”和“全球气候治理”等栏目，并定期就某一专题组稿、约稿，以专栏形式发表。

关键词： 工程菌   电活性菌   膜蛋白改造   微生物燃料电池  

摘要： 微生物燃料电池（MFC）是一种极具潜力的绿色能源生产装置,可用于电能生产与废水处理,以此缓解化石燃料短缺和持续增长的能源与环境治理需求。然而,MFC阳极界面与产电菌较弱的相互作用以及缓慢的胞外电子传递（EET）严重限制的MFC的产电性能。希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）MR-1作为产电菌中的模式生物,可以通过Omc A蛋白与电极界面直接接触进行电子传递,而产电菌与电极间界面相互作用决定了电子传递的效率。因此,从分子水平对产电菌外膜蛋白的表面结构改进,有望增强希瓦氏菌的胞外电子传递效率及其与固体间的相互作用。 本研究选取*** MR-1作为实验菌株,通过基因工程策略改造*** MR-1的Omc A蛋白,并将工程菌与纳米颗粒作用探究工程菌——纳米复合体系中的相互作用与电子传递的优化条件,根据优化条件构建出高效MFC。为突破高效微生物电化学系统能量传输瓶颈提供了思路和方向,也为绿色能源生产和环境治理提供了解决方案。主要研究内容和结果如下: （1）通过基因工程策略改造Omc A蛋白并构建重组工程菌。基于蛋白质结构分析模拟预测,筛选出特异序列引入*** MR-1的Omc A蛋白中,根据不同引入位点构建外膜蛋白改造质粒,并转化至Omc A缺失菌中,对构建过程及蛋白表达情况进行验证,证实了外膜蛋白改造产电菌的成功构建。 （2）探究了外膜蛋白改造对产电菌的电子传递,以及产电菌与纳米颗粒间的相互作用的递影响。通过循环伏安法测定、螯合铁还原性能测定筛选出具有最好电子传递能力的外膜蛋白改造产电菌1N。将其与纳米颗粒并研究界面间的相互作用,进一步探究温度、碳源浓度及p H值对工程菌——纳米复合体系的影响,发现当温度设置为30℃,碳源浓度为20 m M,p H值为7时,12 h内Cr（Ⅵ）总还原效率达到70.3%,此时为复合体系运行的最佳条件。 （3）研究了外膜蛋白改造产电菌与纳米氧化铁修饰阳极耦合构建的MFC性能。Fe-1N电池最大输出电压达到了232 m V,最大功率密度达到了0.518 Wm。通过循环伏安法和交流阻抗法评价MFC的电化学活性,发现Fe-1N具有更高的比电容,更低的欧姆电阻和电荷转移电阻。对阳极生物膜进行了SEM观察,发现工程菌1N的引入有效促进了生物膜在电极上的富集。测量了阳极生物膜的EPS蛋白、细胞色素C蛋白和Omc A含量,发现外膜蛋白改造的产电菌引入显著提高了电子传递相关的蛋白分泌和基因表达。

关键词： 气候变化   GNSS无线电掩星   温室气体   对流层顶   热带区域   大气重力波  

摘要： 气候变化是当今时代最紧迫的问题之一,对生态系统、人类社会和地球健康产生深远影响。全球气候参数的加速变化,使气候变化监测和影响评估成为当前研究热点之一。研究气候变化背后的科学问题,对于制定有效的应对措施和适应气候变化战略至关重要。本论文首次使用COSMIC数据分析和档案中心（COSMIC Data Analysis and Archive Center,CDAAC）2001年6月至2022年6月12个GNSS无线电掩星（GNSS Radio Occultation,GNSS RO）数据,加上实测资料、模式和再分析数据,分析了对流层顶平流层底（upper-troposphere lower-stratosphere,UTLS）全球温度结构,进而检测、调查和分析了全球气候变化特征。以及使用大气温度递减率法（lapse rate tropopause,LRT）与温度最低点对流层顶法（cold point tropopause,CPT）获得了2001年以来全球对流层顶参数（高度、温度与气压）,分析了其时空变化特征,并研究了热带扩张及其驱动因素,以及热带扩张所产生的一系列影响。最后深入研究了气候变化指标全球重力波（gravity wave,GW）活动势能（potential energy,Ep）时空变化特征及趋势,以及全球重力波活动与对流层顶参数之间相互作用。主要工作和成果总结如下: （1）分析和比较了不同掩星计划获得的大气廓线,结果表明不同任务所获得的掩星廓线具有较好一致性,并估计和分析了UTLS温度趋势。全球对流层顶部温度呈上升趋势,上升幅度约为0.52 K/dec。另一方面,全球平流层底部温度呈下降趋势,幅度约为-0.44K/dec。全球对流层顶部温度的时空变化模式与平流层底部的时空变化模式一致。UTLS温度结构具有明显的季节性变化特征。各个季节的对流层顶部温度均呈现上升趋势,而平流层底部温度在所有季节都呈下降趋势。 （2）利用两种热力学定义方法（LRT和CPT）确定和分析了对流层顶参数变化。自2001年6月以来,由LRT法（LRT-H）和CPT法（CPT-H）确定的全球对流层顶高度（H）上升趋势分别为30m/dec和68.4m/dec。LRT法（LRT-T）确定的对流层顶温度上升趋势为0.19K/dec,而CPT法确定的对流层顶温度（CPT-T）下降趋势为-0.13K/dec。LRT法（LRT-P）和CPT法（CPT-P）确定的对流层顶气压分别呈现-0.76hpa/dec和-1.44hpa/dec的下降趋势。使用经验正交函数（EOF）对LRT法确定的参数进行分析,结果表明所有研究参数均有上升趋势。此外,LRT-H与LRT-T和LRT-P两个参数在同一位置上均表现出相同的时空变化,但时空变化的方向相反。 （3）分别使用主观法和客观法两种对流层顶高度指标确定了热带边缘纬度（tropical edge latitudes,TELs）。发现使用GNSS确定的TELs在北半球具有扩张趋势,但在南半球扩张趋势不明显。使用ERA5（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5）数据结果表明两个半球的TELs均没有扩张趋势。使用大气红外探测仪（Atmospheric Infrared Sounder,AIRS）数据发现北半球TELs扩张,南半球TELs收缩。在南北半球,TEL附近的对流层顶参数变化都是最大的。此外,大气臭氧总柱含量（total column ozone,TCO）的时空变化模式与GNSS确定的TEL时空变化模式间具有很好的一致性。二氧化碳（Carbon dioxide,CO2）和甲烷（Methane,CH4）是两种最重要的温室气体（greenhouse gases,GHG）,也是全球变暖的主要驱动因素,它们在北半球具有更明显的极地分布模式。地表温度和降水都与GNSS LRT-H密切相关。地表温度的时空变化趋势与TEL范围的时空变化趋势具有很好的一致性。而标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI）与TEL空间范围间则没有直接关系。 （4）重力波（GW）活动在高度带1中最大（高度带1所对应的高度范围为LRT-H以下5km至LRT-H高度）,在该高度范围内,GW Ep上升趋势为每10年增加约0.62J/kg。此外,在高度带2（高度带2对应范围为LRT-H高度至LRT-H以上5km）中,GW Ep上升趋势为每10年增加约0.18J/kg。在高度带3（LRT-H以上5km高度至LRT-H以上10km高度）中,Gw Ep最低,表现出每10年下降-0.17J/kg。