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2022年, 第40卷, 第2期
 刊出日期:2022-04-20

上一期      
辐射化学
中子与γ射线辐照对B4C/环氧树脂屏蔽材料性能的影响
陈帅,余磊,周建明,石建敏,路广遥,于晓飞,侯硕
2022 (2):  20201-020201.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0201
摘要 ( 15 )   HTML( 1)   PDF(2452KB) ( 23 )  

中子与γ射线辐照对屏蔽材料性能的影响直接关系到了核设施的运行安全性。本研究以B4C/环氧树脂屏蔽材料作为研究对象,对比了在1 MGy γ射线及叠加1.19×1015 cm-2中子辐照两种辐照环境下屏蔽材料力学性能、断口组织形貌、特征化学产物及热稳定性能的变化规律。结果表明:持续约11.6 d的γ射线辐照及叠加持续约3 h的中子辐照后屏蔽材料力学性能持续降低,但均未降低到辐照前的50%以下,屏蔽材料在此条件下产生了辐照降解,但未发生失效。与单独的γ射线辐照相比,叠加中子辐照后屏蔽材料1H-NMR图谱δ=7附近峰的强度没有明显变化,说明未继续发生苯环上C?H键的断裂。屏蔽材料热失重50%质量损失温度T50%由辐照前的526.3 ℃降低到了γ射线辐照后的453.2 ℃及γ射线叠加中子辐照后的463.9 ℃,屏蔽材料辐照后热稳定性降低。

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壳聚糖基高吸水性树脂的微波辐射制备及其溶胀动力学
甘颖,戴长奇,刘文武,房彦一
2022 (2):  20202-020202.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0202
摘要 ( 8 )   HTML( 0)   PDF(1645KB) ( 2 )  

以壳聚糖(CS)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用微波辐射法,通过接枝聚合反应合成了CS-g-P(AM-co-AMPS)高吸水性树脂。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜分析了树脂的结构,推测了反应机理,并利用热重技术研究了树脂在氮气气氛中的热分解动力学。此外,还探讨了树脂在盐溶液中的吸液倍率并研究了树脂的溶胀动力学。结果显示:CS与AM、AMPS之间发生了接枝聚合反应,树脂形成较明显的网状结构,CS质量分数为10%时,树脂的吸水倍率为1 332 g/g;树脂的吸液倍率随着无机盐溶液浓度和金属价态的增加而减少;根据Kissinger法求得树脂的热分解活化能为223.65 kJ/mol,指前因子为3.6×1017 s?1,由Crane法求得其反应级数为2.14。树脂的溶胀过程满足准二级动力学模型,水溶液内扩散符合Non-Fickian扩散过程。

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双酚A型环氧树脂的1.5 MeV电子束辐照效应
季珎琰,张帆,陈洪兵,何伟荣,沈蓉芳,邢哲,吴国忠
2022 (2):  20203-020203.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0203
摘要 ( 10 )   HTML( 1)   PDF(1453KB) ( 7 )  

本工作以双酚A型环氧树脂为研究对象,在1.5 MeV电子加速器下分别以18 kGy/h和2 250 kGy/h的剂量率对其进行辐照处理,以达到总吸收剂量135 kGy、270 kGy、500 kGy和1 000 kGy。系统研究了两种不同剂量率和不同吸收剂量对环氧树脂表面形貌、化学结构和热性能的影响。结果表明:电子束辐照环氧树脂时,高剂量率下环氧树脂内部会产生脉状裂纹,而总吸收剂量对树脂的热稳定性和力学性能影响较大;环氧树脂经电子束辐照后,玻璃化转变温度和交联密度下降,同时力学性能下降,表明辐射裂解占主导;电子顺磁共振光谱测试表明辐照过程中有烷基自由基和过氧自由基的产生,自由基浓度与吸收剂量呈正相关性。进一步研究了自由基在空气中的稳定性,随着存放时间的增加,自由基浓度最终趋于稳定。

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吸收剂量对二聚酸型聚酰胺结构及性能的影响
饶小波
2022 (2):  20204-020204.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0204
摘要 ( 14 )   HTML( 0)   PDF(1137KB) ( 13 )  

采用高能电子束研究不同吸收剂量对二聚酸型聚酰胺结构及性能的影响。结果表明:随着吸收剂量的增加,二聚酸型聚酰胺分子结构中C=C参与辐射交联,二聚酸型聚酰胺的软化点、凝胶含量、旋转黏度升高明显,同时差示扫描量热法(DSC)的熔融峰Tm向高温移动,DSC熔融焓ΔHm有下降的趋势。由流变学数据可知,随着吸收剂量增加,黏度ηG'G"的交点对应温度Tj升高明显,当吸收剂量为0 kGy时,黏度η为(195±5) Pa·s,Tj为118.2 ℃;当吸收剂量升高到120 kGy时,黏度η升高到(1 500±50) Pa·s,Tj达到144.7 ℃。

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辐射生物学与医学
草本组方对γ射线全身照射小鼠的保护作用
付海英,吴国忠
2022 (2):  20301-020301.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0205
摘要 ( 7 )   HTML( 0)   PDF(1012KB) ( 4 )  

观察天然草本当归、白芍、肉苁蓉、槐米、黄芪等提取物的混合物(简称草本组方)对γ射线全身照射小鼠的防护及修复作用。将56只成年C57BL/6J小鼠随机分为4组:辐射空白组(Blank)、对照组(Hemo-1#,韩国Hemo Him产品)和两组不同配方给药组(Exp-2#、Exp-3#),每组雌雄性小鼠各7只。给药3 d后,小鼠全身60Co γ射线一次性照射4 Gy,照射后继续连续灌胃21 d,比较小鼠体重及外周血白细胞、红细胞、血小板、淋巴细胞计数等指标变化。结果显示:给药喂养的小鼠(Hemo-1#、Exp-2#、Exp-3#),照射后第1天白细胞和淋巴细胞计数较空白组小鼠下降幅度降低;照射后第7天,小鼠的白细胞、红细胞、血小板、淋巴细胞均缓慢恢复。这表明草本组方能促进照射后小鼠造血功能的修复,推测其保护作用机制与各提取物增强免疫和抗氧化功能有关。

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心脏起搏器无线充电电磁暴露安全评估
赵学铭,逯迈
2022 (2):  20302-020302.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0206
摘要 ( 10 )   HTML( 0)   PDF(2516KB) ( 5 )  

为准确地评估心脏起搏器无线充电工作过程中产生的电磁暴露安全性,使用基于有限元的COMSOL软件进行建模及仿真计算。构建人体头部组织、简易胸腔及心脏的模型,并且在无线充电系统工作频率设置为251 kHz时,得出了以上3个部位中产生的磁感应强度( B )、感应电场强度( E )分布,以及人体头部组织比吸收率(Specific absorption rate, SAR)值的分布,将结果与国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的限值进行比较。结果显示:人体头部中 B 值最大为0.337 μT,占ICNIRP阈值的9.26%; E 值最大为0.393 V/m,占ICNIRP阈值的0.45%;心脏部位 B 值最大为3.118 μT,占ICNIRP阈值的85.01%; E 值最大为0.278 V/m,占ICNIRP阈值的0.32%;人体头部脑组织中SAR值为3.009×10-7 W/kg,远低于ICNIRP制定的公众电磁暴露推荐值。提示心脏起搏器无线充电过程对使用者的健康无明显影响。

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发光二极管在乳腺癌患者急性放射性皮炎防治中的应用
李丹,范学武,丁蕾,田龙,胡逸民
2022 (2):  20303-020303.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0207
摘要 ( 6 )   HTML( 0)   PDF(713KB) ( 2 )  

探究发光二极管(LED)对乳腺癌患者急性放射性皮炎(RD)的防治效果和原理。筛选符合纳排标准的乳腺癌改良根治术后患者20名,接受标准预防性放疗。首次放疗15 d后,将患者随机均分为对照组和增加LED照射的实验组。开始LED照射21 d后,通过统计分析两组RD评分来评价LED对RD的防治效果。通过组织学和基因表达分析来解释防治原理。结果表明:同对照组相比,实验组RD评分未发生较大变化,LED防治效果显著。LED促使实验组患者皮肤附属物增加(p=0.041),微血管生长加快(p=0.007),IL-10MMP-9基因表达水平升高(p<0.005)是防治的主要原理。上述结果表明LED在乳腺癌患者治疗和护理中的应用具有重要临床意义与价值。

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基于深度学习的直肠癌放疗危及器官自动勾画的几何学和剂量学评估
郭红博,王佳舟,杨翠,夏祥,胡伟刚
2022 (2):  20304-020304.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0208
摘要 ( 8 )   HTML( 0)   PDF(1222KB) ( 5 )  

基于几何学和剂量学指标评估基于深度学习的危及器官(Organs at risk, OARs)自动勾画的临床适用性,选取在复旦大学附属肿瘤医院接受放射治疗的35例直肠癌患者,采用自主开发的深度学习系统实现OARs自动勾画。以医生手动勾画的OARs作为参考,自动勾画的几何学评估指标包括戴斯相似系数(DSC)、雅卡尔相似系数(JSC)、豪斯多夫距离(HD),平均一致性距离(MDA)。对于每个病例,基于自动勾画的OARs设计治疗计划,计划优化和评估过程与临床程序保持一致,记为Plan_FD。比较Plan_FD与原始临床治疗计划(记为Plan_Treat),以剂量体积参数和三维γ分析评估剂量学差异。自动勾画与手动勾画的OARs不仅在三维空间上高度重叠(DSC平均值大于0.85),且在边缘细节上匹配度良好(MDA的平均值小于2.8 mm)。剂量学评估仅膀胱剂量(V30V40Dmean)有显著统计学差异(p<0.05),其余OARs和靶区的剂量体积参数差异均无统计学意义。Plan_FD与Plan_Treat进行3 mm/3%标准的三维γ分析,γ≤1.0的点占比为(91.63 ± 6.27)%。基于深度学习自动勾画与医生手动勾画的OARs具有较高的几何相似度,自动勾画的OARs对计划剂量分布的影响并不显著,具有直接应用于临床计划设计的潜力。

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辐射技术的应用
基于等离子体技术的牛仔织物抗菌整理
程煜,贾蕾蕾,柳赟雯,孙昌,梁惠娥
2022 (2):  20401-020401.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0209
摘要 ( 6 )   HTML( 0)   PDF(975KB) ( 4 )  

选用(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)为抗菌单体,采用真空等离子体工艺制备抗菌牛仔织物。根据不同溅射气体、流量、功率等条件下织物甲基橙吸附静电荷程度,正交试验策略优化最佳整理工艺,并采用X射线能谱分析、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对整理后的纯棉牛仔织物进行表征,测试分析了整理前后织物的强力、手感风格、透气性及抗菌性能。结果表明:在溅射气体为Ar/O2混合且溅射流量比例为50:50、功率为500 W、处理时间为5 min条件下,APTAC成功接枝到牛仔织物上,且不会影响其透气性和力学性能。抗菌测试表明:改性后牛仔织物在30 min的接触时间内,对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的灭活率为92.8%,对大肠杆菌O157:H7(E.coli O157:H7)的灭活率为94.87%,具备较好的抗菌性能。

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5 MeV电子加速器辐照对甲酸循环分离南荻木质纤维素的影响
武小芬,雷舒婷,储奕,苏小军,陈亮,齐慧,赵彩凤,邓明,王克勤
2022 (2):  20402-020402.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0210
摘要 ( 5 )   HTML( 0)   PDF(1711KB) ( 2 )  

研究5 MeV电子加速器辐照(吸收剂量400 kGy)对甲酸循环分离南荻纤维素、木质素和木糖的影响,并对南荻纤维素酶解效果和结构特征进行分析。结果表明:辐照组南荻经甲酸循环分离,纤维素平均纯度达81.13%,木质素和木糖回收率分别为28.68%和10.16%,均高于对照组样品;随着循环次数的增加,木糖浓度和木质素纯度升高,最终对照组和辐照组南荻木糖浓度分别为31.35 mg/mL和37.35 mg/mL,木质素纯度均超过90%。傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析表明,经甲酸分离的南荻纤维素发生甲酰化修饰,结晶度提高,同时,南荻甲酸纤维素酶解120 h转化率达到54.30%~57.47%,显著高于南荻原料。采用甲酸循环分离工艺能够有效分离南荻木质纤维素组分。

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辐射交叉学科研究
耐辐射奇球菌对铀的富集性能及其对pH动态调节研究
陈露瑶,严习,程聪慧,郭可欣,谢靖茜,李珊珊,肖方竹
2022 (2):  20701-020701.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0211
摘要 ( 8 )   HTML( 0)   PDF(1015KB) ( 0 )  

探索耐辐射奇球菌在不同时间、不同菌剂量、不同初始铀浓度、不同溶液pH下对铀的富集条件以及对铀溶液的pH调节;通过红外光谱和扫描电镜表征其富集机理。结果表明:富集铀的最佳富集时间为60 min、最佳菌剂量为10 mL(当OD600为1时的菌液量)、最佳铀初始质量浓度为30 mg/L、最佳pH为5.0;在不同pH的铀溶液中富集后,溶液pH都略有上升;红外光谱仪和扫描电镜结果显示,耐辐射奇球菌富集前后菌体的多个活性官能团和形貌都发生了变化。耐辐射奇球菌对低浓度铀溶液的富集性能较好;对铀溶液pH有调节作用,使富集后的铀溶液pH上升。

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宽频电磁脉冲辐照大鼠体内电场分布的仿真计算
童嘉锴,齐红新,王向晖,王梦双,张杰
2022 (2):  20702-020702.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2021-0212
摘要 ( 5 )   HTML( 0)   PDF(1156KB) ( 3 )  

依据典型宽频电磁脉冲的频谱分布,构建了组织器官精细划分的大鼠色散电磁模型,计算得到两种宽频电磁脉冲辐照大鼠的体内电场分布。结果表明:宽频电磁脉冲作用下大鼠体内场强高度依赖于组织分布,不同波形也会导致体内电场分布不同;透入体内脉冲的脉宽大幅变窄,脉冲在10 kHz~1 MHz的低频能量损失严重;两种宽频电磁脉冲作用下大鼠重要组织器官的峰值场强是空间峰值场强的1%左右。本研究可为体内电场值与脉冲生物效应之间量效关系的确立提供理论依据和量化基础,同时可为宽频电磁脉冲作用生物体的仿真计算提供一定的方法参考。

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应用平台
低能电子束设备与应用
严鹏程,贾朝伟,曾利,刘凡
2022 (2):  21301-021301.  DOI: 10.11889/j.1000-3436.2022-0017
摘要 ( 6 )   HTML( 0)   PDF(1451KB) ( 3 )  

低能电子束是一种先进的底层共性技术,美国、日本及欧洲发达国家从20世纪80年代开始就将该技术广泛应用于各种高科技产品的生产制造过程中。由于进口电子束设备及配套工艺和原材料的价格昂贵,严重制约了低能电子束技术在国内的推广。近年来,国内自主研发低能电子束设备技术的快速进步,降低了下游行业的进入门槛,有力推进了国内企业在新材料、新技术、新工艺上的研究,突破了行业发展瓶颈,使低能电子束及应用迎来快速发展。

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