Developing carbon quantum dots (CQDs) from bio-waste lignin for effectively detecting Cu2+ is of great significance for promoting the value-added utilization of lignin resources. However, the limited amount of surface-active groups and low quantum yield of lignin-based CQDs hinder their application in this regard. Herein, bio-waste lignin was converted into value-added amine functionalized CQDs using a facile two-step hydrothermal approach. The as-synthesized CQDs modified with amino groups exhibit bright green fluorescence, abundant surface functional groups, high water solubility and uniform particle size (3.9 nm). Systematic analysis demonstrates that the rich NH2 groups (~12.3 %) on the CQDs backbone improve their fluorescence properties (quantum yield increased from 3.4 % to 21.1 %) and specific detection ability for Cu2+. The developed NH2-CQDs serve as an efficient fluorescent probe, displaying high sensitivity and selectivity towards Cu2+ in aqueous system, with a detection limit of 2.42 μmol/L, which is lower than the maximum permitted amount of Cu2+ in drinking water (20 μmol/L). The detection mechanism of NH2-CQDs for Cu2+ is attributed to the synergy of static quenching and photo-induced electron transfer. This study provides a valuable reference for the synthesis of high-quality fluorescent CQDs from lignin resources and the effective detection of trace Cu2+ in aquatic environments.

The integrity of a pressure vessel (PRV) is affected by the decay heat of the molten pool in the lower head, so it is very important to study the natural convection heat transmission in the lower head. Scholars from all over the world have carried out a lot of experimental studies and calculations to determine the convection mechanism and heat transmission characteristics of the molten pool. Most of them were based on the empirical formula of convective heat transmission on the wall of a hemispherical molten pool based on two-dimensional slice experiments and simulation calculations. In this study, FLUENT 2021R1 software was used to simulate the three-dimensional convective heat transmission process of the hemispherical molten pool, and the temperature, velocity and wall heat transmission coefficients of the flow field were analyzed. The results were in good agreement with experimental data from UCLA (University of California, Los Angeles). Through research on the heat transmission of the lower head, the results showed that in the region where the wall angle was θ between approximately 72 and 90 degrees, heat transmission coefficients had larger fluctuations, and a more reasonable empirical relation was proposed. Comparing between the simulation results of CFD and the two-dimensional empirical formula, it was found that the latter one was smaller under the same θ angle condition. Finally, the convection phenomena of different external temperatures were simulated, and the main factors affecting the flow field by temperature were analyzed.

Introduction The main gate valve is a critical component of the coolant system in marine nuclear power plants, yet its integrity is often compromised by leakage, particularly during transient operations. This study employs a fluid-solid-thermal coupling method to numerically investigate the sealing performance of the main gate valve under rapid coolant temperature drops. Methods The analysis reveals that thermal shock-induced uneven stress and deformation significantly reduce contact pressure on the sealing surface, leading to leakage. Results and Discussion Notably, only when the bolt preload reaches the material yield limit can the valve maintain a seal during operation. Furthermore, the study demonstrates that a faster rate of coolant temperature drop exacerbates the leakage. These findings offer valuable insights for optimizing the operation of marine nuclear power plants and enhancing the structural integrity of the main gate valve.