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2021年, 第44卷, 第9期
 刊出日期:2021-09-15

上一期      
同步辐射技术及应用
上海光源ME2-BL02B实验站近常压X射线吸收谱方法及在催化中的应用
汪威,李小宝,彭蒸,张念,章辉,刘志
2021 (9):  90101-090101.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090101
摘要 ( 31 )   HTML ( 0 )   PDF(1787KB) ( 74 )  

传统的软X射线吸收谱方法只能在超高真空条件下工作,从而无法用于探测真实条件下样品的电子结构变化。而近十年来发展的原位工况条件下的软X射线吸收谱方法主要是基于荧光产额模式,而缺乏具有表面灵敏特性的电子产额模式,特别是俄歇电子产额模式,这阻碍了对表面的化学信息和电子结构变化有效的探测。为了研究真实反应状态下样品表面的化学信息,最近在上海光源ME2-BL02B实验站发展的近常压X射线吸收谱方法可以对这一问题提出解决方案。通过该实验站的近常压软X射线吸收谱装置和方法,实验站可实现原位条件下不同模式的吸收谱采集(包括全电子产额、部分电子产额和俄歇电子产额模式),从而在不同深度上描述材料的表面的动态变化。以铂-二氧化钛样品为例,给出表面灵敏的X射线吸收谱方法的优越性。研究结果表明:近常压X射线吸收谱方法可以用于表征接近真实反应环境下样品表面的化学信息变化,从而为催化、环境和能源等研究领域的用户提供强有力的原位表征手段。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于同步辐射X射线荧光显微成像技术的安全饮食限制疗法筛选
孙锐,闫庆龙,张继超,张琦,张瑜,诸颖
2021 (9):  90102-090102.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090102
摘要 ( 20 )   HTML ( 2 )   PDF(1348KB) ( 19 )  

饮食限制疗法是继手术治疗、放射治疗和化学治疗后的肿瘤治疗新方法之一,在多种肿瘤治疗中发挥着重要的作用,然而对于此疗法的安全性目前尚缺乏研究。针对50%饮食限制、隔天禁食、隔天50%饮食限制三种饮食限制疗法,通过为期45 d系统地评估其对正常小鼠体重、生存期以及肝肾功能的影响,筛选出最优的饮食限制方案;然后重点应用同步辐射硬X射线荧光显微成像技术结合常规药理学技术研究最优饮食限制疗法在正常小鼠体内的安全性。结果表明:小鼠每日每克体重需要摄食0.2 g,每天50%饮食限制疗法小鼠体重直线下降,生存期明显缩短;隔天禁食疗法在禁食日小鼠体重下降明显,生存期缩短而且肝肾功能异常;隔天50%饮食限制疗法小鼠体重在饮食限制日降低、生存期及肝肾功能无明显变化,同时该疗法肝肾微量元素分布以及主要组织病理学也无明显变化。研究结果将为饮食限制疗法用于恶性肿瘤的辅助治疗提供理论和实验研究基础。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
电子储存环同步工作点精确测量和应用
周逸媚,许兴懿,冷用斌
2021 (9):  90103-090103.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090103
摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(1170KB) ( 7 )  

同步工作点的精确测量对于束流纵向动力学研究和束流稳定性提高都有着非常重要的意义。上海同步辐射光源搭建了一套逐束团三维位置诊断系统,可用于实时监测同步工作点。对比传统测量方法,该方法主要关注的是注入瞬态过程,不需要对高频腔压进行调制,在正常供光模式下即可实现同步工作点的高精度测量,不会干扰用户实验;重点观测补注电荷的纵向相位振荡,根据数学模型拟合出多个纵向参数,包括同步工作点。测量结果表明:上海光源同步工作点为0.007 3,拟合精度为95%;通过公式计算得到的储存环动量紧缩因子为4×10-4

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加速器技术、射线技术及应用
加速器准直控制网数据处理误差累积研究
王小龙,康玲,董岚,李波,门玲鸰,罗涛,王铜,梁静,何振强,柯志勇,马娜,卢尚,韩圆颖,闫路平,张露彦,刘晓阳,闫皓月,李春华,吴蕾,沈建新,张晓辉
2021 (9):  90201-090201.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090201
摘要 ( 15 )   HTML ( 0 )   PDF(1253KB) ( 28 )  

三维平差相比二维加一维平差具有更为严密的理论基础,但是将无约束的三维平差用于加速器准直控制网观测数据处理会出现严重的误差累积现象,致使平差结果严重扭曲变形。首先,从加速器控制网的布设方式、测量方式对三维平差数学模型进行分析,从理论上阐述了误差累积的来源和传播方式;然后,通过分析跟踪仪三维坐标测量模型、测点误差模型和模拟测量实验对跟踪仪测点精度特性、测网定位、定向精度特点和单站测量误差传播特点进行研究得出一系列结论,从原理上对加速器控制网三维平差高程和横向误差累积严重的现象做出了解释;最后,通过对直线控制网的模拟测量和平差计算对前述结论进行验证,并验证了两种误差累积的抑制方法,取得了很好的误差累积控制效果。

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闪烁体低本底α/β测量仪在饮用水总α与总β测定时的串道修正
欧频,郑雪婷,谭敏瑜,黄丽芳,李昱丞
2021 (9):  90202-090202.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090202
摘要 ( 30 )   HTML ( 5 )   PDF(585KB) ( 46 )  

闪烁体低本底α/β测量仪存在α-β串道现象。为了减少α-β串道对饮用水总α、总β放射性测定的影响,在确定引起串道的粒子或射线、串道修正因子与标准源面积及厚度的关系的基础上,对饮用水总α、总β放射性测定结果进行α-β串道修正及验证。结果显示:α粒子在β道引起串道,β粒子、X-γ射线在α道不引起串道。α标准源的α-to-β串道修正因子随源的厚度增加先增大后趋于稳定,且与源的面积无关;β标准源的β-to-α串道修正因子为零。经α-to-β串道修正后的总β放射性结果更接近真实水平,总α放射性测定不受β粒子串道影响。合理提高α阈可消除β粒子及X-γ射线在α道串道,合理设置β上、下阈使α标准源的α-to-β串道修正因子尽可能地小,并对β计数进行α-to-β串道修正可有效减少α粒子串道对总β放射性测定的影响。

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核电子学与仪器
高能量大束流氩离子枪的研发
朱美强,石晓倩,唐瓦,邓伟杰,郭方准
2021 (9):  90401-090401.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090401
摘要 ( 42 )   HTML ( 3 )   PDF(1432KB) ( 110 )  

为了实现对大口径碳化硅非球面反射镜的表面改性层硅的高精度快速抛光,设计制作了高能量大束流氩离子枪。通过热灯丝和阳极栅网的组合实现氩原子的离子化,通过调节氩离子所处区域的电位来确定离子的能量,通过静电聚焦透镜来实现氩离子的聚焦。调节灯丝和阳极栅网之间的电压达到离子化率的最大化,调节静电聚焦透镜的尺寸和相对位置实现氩离子的高透过率。氩离子枪的材料选择既需满足超高真空使用又要避免产生真空放电。通过理论计算和模拟氩离子束流的轨迹,确定了氩离子枪各主要组件的参数。测试结果表明:氩离子的加速电压可达20 kV,在工作距离为30 mm和氩气分压为1.2×10-2 Pa的情况下,可产生50 μA的氩离子束流,束斑的直径在19~24 mm之间连续可调。该氩离子枪体积小,可以安装在真空多维位移台上进行大范围的运动,实现对大口径光学元件的高真空表面抛光。

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γ能谱固体样品的自吸收修正研究
张磊
2021 (9):  90402-090402.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090402
摘要 ( 30 )   HTML ( 1 )   PDF(674KB) ( 36 )  

在辐射环境质量测量或者应急测量中,不同样品的介质组成差别很大,而实验室标准源是有限的,为了提高待测样品的分析准确性,对样品进行自吸收修正是十分必要的。采用4种不同的自吸收修正方法对含有不同核素的土壤样品进行实验测试分析,结果表明:蒙特卡罗抽样自吸收修正方法最接近样品内射线近距离入射探测器的实际情况,所以该方法可作为低能核素自吸收的精确修正;如果样品内介质组成未知,可用平均有效长度修正法对中高能段的待测核素进行自吸收修正,但低能核素的相对偏差较大;垂直入射修正法和点探测器修正法也适用于中高能段的自吸收修正,这两种方法对低能核素的自吸收修正结果优于平均有效长度法,与真值的相对偏差在±8%以内。

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X射线探测器双指数信号时间常数
程隆军,殷伯华,孙博彤,许广鹿,王文博,韩立
2021 (9):  90403-090403.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090403
摘要 ( 23 )   HTML ( 2 )   PDF(1013KB) ( 59 )  

在X射线能谱测量系统中,时间常数是影响梯形成形效果的重要因素,准确测量双指数脉冲信号的时间常数有利于获得较好梯形成形效果。本文研究了一种基于最小二乘法的快速拟合双指数脉冲算法,用于测量梯形脉冲成形中的时间常数,不仅从理论上证明了该算法的合理性,而且用含有5%标准差噪声的仿真信号和X射线探测器接收55Fe放射源输出的成形脉冲信号验证了该算法,拟合优度R2均超过了0.95。将本文快速拟合算法与MATLAB中cftool工具箱的拟合算法进行对比,结果显示:在满足拟合优度超过0.95的情况下,本文算法的运行速度比cftool中算法快两个数量级。

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核物理、交叉学科研究
CSNS简化版实验缪子源的辐射和屏蔽设计
张刚,敬罕涛,朱东辉,周路平,陈裕凯,穆奇丽,吴青彪
2021 (9):  90501-090501.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090501
摘要 ( 14 )   HTML ( 0 )   PDF(2591KB) ( 33 )  

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是一台基于散裂反应的大型多学科研究平台,于2018年8月竣工并正式运行。实验缪子源(Experimental Muon Source,EMuS)是CSNS未来规划建设的重要研究平台之一,其束流打碳靶能量为1.6 GeV、功率为20 kW。为了确保辐射安全要求,应用蒙特卡罗模拟软件FLUKA对该装置的瞬发辐射和剩余辐射进行了计算分析,以剂量限值进行了屏蔽优化设计。计算结果显示:靶区、准直区、垃圾桶和缪子输运线等辐射核心区域屏蔽体外部具有低的剩余辐射;内部设备,如碳靶、磁铁等,以及高能质子输运线真空管道活化严重,具有较高的剩余辐射,未来的维护升级需考虑远程操作方案和严格控制维护时间,以确保工作人员安全。FLUKA计算结果与Moyer模型半经验公式的计算结果基本一致,表明装置的屏蔽可以满足瞬发辐射防护要求。高能质子束轰击碳靶后的废质子束通量约1012 cm-2?s-1,利用此条件可以考虑建设质子辐照实验平台以及中子辐照实验平台,并对辐照位置的本底进行计算和研究。

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低温去污剂对模拟U)污染的去污特性研究
谢宇,林晓艳,潘训海,徐辛睿,习海玲
2021 (9):  90502-090502.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090502
摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(1646KB) ( 22 )  

低温去污剂的研究对低温下核设施运行及退役具有重要意义。本研究以聚乙烯醇缩丁醛为基体材料,乙醇和乙酸乙酯为溶剂,辅以柠檬酸为去污助剂,制备出低温去污剂。实验测定了低温下去污剂的粘度、流动性、可喷施性及其在不同材料表面的浸润性。用硝酸铀酰溶液均匀布染玻璃、不锈钢、瓷砖和醇酸漆等板材,制备出四种不同材质的模拟U(Ⅵ)污染板样。研究低温环境下去污剂在这四种材质表面对模拟U(Ⅵ)污染的去污特性,以及温度、去污剂用量、材料表面的粗糙度等因素对去污率的影响;应用扫描电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱等技术对去污膜进行表征,分析低温下去污剂的去污机理。结果表明:在-15~10 ℃温度范围内,去污剂在玻璃、不锈钢、瓷砖和醇酸漆等表面对模拟U(Ⅵ)污染的去污率分别达到97.3%、93.6%、95.5%和88.9%以上;温度和去污剂用量对去污率几乎没有影响;同时去污膜也具有良好的可剥离性。该去污剂在低温环境下放射性污染去污方面具有很好的应用潜力。

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航空γ能谱测量地形校正方法研究
刘秋实,张庆贤,杨海,熊盛青,葛良全,肖鸿飞,熊茂淋,米耀辉,张建,陈瑞
2021 (9):  90503-090503.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090503
摘要 ( 43 )   HTML ( 4 )   PDF(1426KB) ( 107 )  

航空γ能谱测量是一种通过在飞行器上安装γ能谱仪测量地表γ核素活度(比活度)的方法,测量结果准确度受飞行高度、地形起伏等因素的影响。目前,在航空γ能谱定量分析中常用高度校正来减小飞行高度的影响,但在地形起伏较大的测区,高度校正的效果并不理想。根据数字高程模型和辐射场分布的基本特性,提出了一种基于离散积分的三维地形校正方法。在地形校正过程中将航空γ能谱仪对地有效探测区域划分为微小网格地表单元,并计算微小单元对航空γ能谱全能峰计数率贡献,通过离散积分计算地形校正系数,实现对测量结果的地形校正。将该方法应用于实际航空γ能谱数据处理的结果表明:基于离散积分的三维地形校正方法能够提高航空γ能谱测量结果的准确性,并与地面测量结果一致,方法具有快速划分网格、同时实现高度校正和地形校正等优点。

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核能科学与工程
一种压水堆CIPS风险评估方法
蒙舒祺,胡艺嵩,李昌莹,阮天鸣,廖家鹏
2021 (9):  90601-090601.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090601
摘要 ( 39 )   HTML ( 0 )   PDF(775KB) ( 38 )  

功率运行期间,压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)一回路腐蚀产物在燃料组件沸腾区域发生沉积形成污垢(Chalk Rivers Unidentified Deposit,CRUD)。当污垢增长到一定程度,会吸附冷却剂中的硼酸,造成燃料组件局部功率分布异常,进而引发垢致轴向功率偏移事件(CRUD Induced Power Shift,CIPS)。国际上通常基于污垢厚度评估CIPS风险,但发生过CIPS的反应堆运行数据表明,污垢厚度并不是影响CIPS的唯一因素。为更加科学地评估PWR的CIPS风险,需要综合考虑CRUD特征和热工水力条件对CIPS的影响。本文基于多孔介质中的传质机理和CRUD形貌特征,开发了模拟CRUD内部硼沉积的分析模型,并采用该模型揭示了Callaway电厂和Ulchin电厂发生CIPS的深刻原因。结果表明:引起Callaway发生CIPS的最重要因素是CRUD厚度,而引起Ulchin发生CIPS的最重要因素则是CRUD孔隙率。研究结果为科学评估核反应堆CIPS风险提供了理论依据和数据支撑。

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基于协同进化算法的小型移动核电源堆芯功率展平研究
侯丞,孙征,赵守智,巫腾飞,俞荣君
2021 (9):  90602-090602.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.090602
摘要 ( 26 )   HTML ( 1 )   PDF(1890KB) ( 11 )  

采用固态堆芯热管冷却的小型移动核电源具有环境适应性好、系统安全可靠、部署灵活及抗外部事件能力强等显著优点。为了有效控制极端落水事故下的反应性暴涨,在其堆芯燃料中添加了谱移吸收体Gd2O3。在通过调节堆芯不同位置处燃料的富集度和Gd2O3质量分数、实现堆芯功率展平的过程中,同时需要确保堆芯方案满足换料周期、正常工况和极端落水事故下的停堆深度等一系列目标,这使得小型移动核电源堆芯功率展平问题具有了高维度决策变量、多目标与多约束条件、多工况分析这三个特征。针对小型移动核电源堆芯功率展平所遇到的问题,基于协同进化算法、结合明确的物理经验,开发了一种小型移动核电源堆芯功率展平算法,通过聚类算法实现降维,通过子种群之间的协作实现收敛加速,通过基于高斯过程回归的代理模型实现对大量堆芯方案的预估和筛选,从而降低计算成本。与传统的差分进化算法、包含聚类的差分进化算法的优化结果进行对比,本文提出的堆芯功率展平算法在优化的质量和效率上均具有明显优势。经过该算法优化,堆芯方案的功率峰因子从1.30降低到1.14。优化结果表明:在协同进化算法框架下采用聚类和代理模型能够有效处理复杂堆芯的优化问题。

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1. 超分辨光学显微镜的生物学应用
毛秀海,杜建聪,黄 庆,樊春海,邓素辉
核技术    2013, 36 (6): 60502-060502.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.060502
摘要483)      PDF(pc) (6093KB)(6585)    收藏

生物学家一直渴望使用无损、可实时成像的远场光学显微镜对细胞内动力学行为或者纳米尺度的蛋白质-蛋白质相互作用进行研究。由于光学衍射极限的存在,传统的远场光学显微镜无法对200纳米尺度内的这些生命活动进行观察。近年来,克服光学衍射极限的超分辨成像技术快速发展,将分辨率提高至数十纳米级别。基于超分辨技术的荧光显微镜包括受激发射损耗显微镜(STED)、光敏定位显微镜(PALM)以及随机光重建显微镜(STORM)。这些技术日趋成熟并成功应用于细胞生物学、微生物学、神经生物学等研究,为整个生命科学的发展带来全新的认识。

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2. 能量色散X射线荧光光谱仪研究现状
赵奉奎,王爱民
核技术    2013, 36 (10): 100402-100402.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100402
摘要212)      PDF(pc) (1792KB)(5158)    收藏

归纳了能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱仪的主要部件及能谱处理算法的研究进展及现状,通过分别对比不同类型高压电源、X射线激发源和探测器在光谱仪上的使用,总结了X射线激发电压、X射线强度和探测器分辨率等对仪器灵敏度和分辨率等指标的影响。通过分别对比不同算法在能谱去噪、本底扣除、谱峰分解及荧光强度提取等方面的应用,分析了各种算法的适用范围,并比较了小波变换、人工神经网络和偏最小二乘法等在能谱分析中的独特优势。阐述了为提高仪器性能亟待解决的问题,并指出了EDXRF仪器的发展趋势及进一步研究该课题的必要性。

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3. 基于I/Q解调原理的校准方法及实验
张志刚,赵玉彬,徐 凯,郑 湘,李 正,赵申杰,常 强,侯洪涛,马震宇,罗 琛,毛冬青,是 晶,王 岩,刘建飞
核技术    2015, 38 (3): 30102-030102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.030102
摘要482)      PDF(pc) (1625KB)(3903)    收藏
同相/正交(In-phase/Quadrature, I/Q)解调技术广泛应用于射频信号相位控制系统。I/Q器件存在固有误差,如直流偏置、幅度不平衡、相位不平衡和电路长度不等。这些误差会导致输出的I/Q轨迹呈椭圆,相位为非线性,影响相位鉴别的精度。为减小误差带来的影响,提出一种基于I/Q解调技术的软件校准方法,并将此方法在自制基于贴片式芯片集成的I/Q解调印刷电路板上验证。测试表明,输出的I/Q信号经校准后相位误差≤±0.15°,幅度稳定度≤±1%,通道延时≤10 ns。此板卡设计和校准方法已在新升级的上海光源储存环高频束流丢失分析系统中的射频信号前端预处理中使用,各项指标均满足束流丢失分析系统中射频信号监测的要求。
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4. 塑料闪烁体的闪烁时间特性
黄展常,杨建伦
核技术    2015, 38 (6): 60203-060203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060203
摘要573)      PDF(pc) (677KB)(3579)    收藏
采用137Cs激发塑料闪烁体发光,应用单光子计数法测量塑料闪烁体发光衰减曲线。根据测量原理搭建了实验平台,测量了ST401和EJ232两种闪烁体的闪烁时间特性。实验结果用双指数拟合法进行分析可得,ST401发光衰减常数为2.9 ns和50 ns,EJ232发光衰减常数为1.6 ns和30 ns。实验平台所测幅度动态范围大于104,时间分辨小于0.8 ns。从统计学分析单光子计数法的物理过程,并采用蒙特卡罗方法模拟整个探测过程,探讨单光子计数法的适用条件。实验结果与数值模拟结果相洽。若终止探测器平均探测到的光子数不大于0.1,则多道测量结果可以近似为塑料闪烁体发光衰减曲线。
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5. 液态铅铋合金热物性研究
苏子威,周 涛,刘梦影,邹文重
核技术    2013, 36 (9): 90205-090205.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.090205
摘要470)      PDF(pc) (1946KB)(3501)    收藏

液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic, LBE)是加速器驱动次临界系统(Accelerator driven subcritical, ADS)重要的散裂靶材料和冷却剂候选材料,其热力学物理性质是ADS研发过程中必须解决的基础问题。通过对已有定律的推算,得出液态铅铋合金熔沸点、密度、比热容、粘度、热导率的热物性公式;并拟合了其他学者的实验研究数据,得出计算铅铋物性的拟合公式。通过对比分析可知:拟合公式与已有定律推算公式趋向一致,吻合较好;且拟合公式更趋近实验值,精确度高,最大偏差不超过1%。

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6. 同步辐射微区X射线荧光和吸收谱技术在大气、土壤和动植物分析中的应用
袁 静,罗立强
核技术    2014, 37 (08): 80101-080101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.080101
摘要409)      PDF(pc) (1225KB)(3117)    收藏
同步辐射微区X射线荧光(Synchrotron micro-X-ray fluorescence spectroscopy, μ-SXRF)能够对物质进行元素分布分析和微区原位测定,具有高灵敏度、低检出限的特点。同步辐射X射线吸收谱技术(X-ray absorption fine spectroscopy, XAFS)能够提供原子周围的配位环境和化学形态,适用于进行元素形态分析。大气飘尘、土壤和动植物等是环境中元素迁移转化的重要载体,获取具有生物学意义的元素分布和形态,以及准确的定性或定量信息对研究这些元素在环境和生物体中的作用至关重要。随着研究的发展,同步辐射微区分析技术在此领域中得到越来越多的应用。本文介绍了同步辐射技术的基本原理和发展历程,回顾了近几年μ-SRXRF和XAFS技术在大气飘尘、土壤、植物和蚯蚓中元素的分布与形态研究领域的应用进展,对目前应用于此领域遇到的一些挑战进行了概括,并对其未来发展趋势提出了展望。
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7. 29Si、27Al固体核磁共振在水泥基材料中的应用进展
冯春花,王希建,李东旭
核技术    2014, 37 (01): 10502-010502.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.010502
摘要364)      PDF(pc) (273KB)(2973)    收藏

固体核磁共振技术是当前研究水泥基材料结构的一个有效手段,采用29Si、27Al核磁共振技术研究水泥基材料水化产物结构,已成为当前水泥化学方面研究的热点之一。本文介绍了固体核磁共振技术的基本原理及相关影响条件、基本参数,调研了29Si、27Al的核磁共振技术参数及与水泥基材料水化结构之间的关系,综述了国内外同行利用29Si、27Al固体核磁共振技术研究水泥基材料主要水化产物C-S-H以及水化硫铝酸钙结构的相关成果,对其中存在的问题进行了分析,并展望了其在水泥基材料研究中的发展趋势。

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8. 基于罗耶谐振的微型X射线管高压电源的设计
刘玺尧,曾国强,谭承君,罗 群,龚春慧,黄 锐
核技术    2013, 36 (8): 80403-080403.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.080403
摘要513)      PDF(pc) (1714KB)(2951)    收藏

根据现有的微型X射线管高压电源的基本性能要求,设计了一种输出从0至?30 kV可调的微型X射线管用高压直流电源。主电路采用直流电源供电,经过罗耶谐振逆变电路、高频变压器、正负双向倍压整流电路而达到产生直流高压的目的。在稳压电路中采用了反馈控制谐振三极管基极电流的方式,整个电路处于线性工作状态。实测数据表明,电路实现了低噪声、低纹波、低功耗的高压稳压电源设计。

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9. EJ301液体闪烁体探测器的波形甄别和能量刻度
常 乐,刘应都,杜 龙,王玉廷,曹喜光,张国强,王宏伟,马春旺,张 松,钟 晨,李 琛
核技术    2015, 38 (2): 20501-020501.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.020501
摘要1144)      PDF(pc) (1146KB)(2921)    收藏
EJ301有机液体闪烁体探测器具有较好的时间特性、脉冲形状甄别能力和中子探测效率。使用CAEN公司的DT5720波形数字采样器和DPP-PSD (Digital Pulse Processing-Pulse Shape Discrimination)控制软件,可以通过软件设置实现长、短门和脉冲形状甄别。利用241Am源(0.059 5MeV)、137Cs-60Co (0.662MeV、1.171MeV、1.333 MeV)源和40K源(1.461MeV)等的康普顿峰,对EJ301探测器进行了电子等效能量刻度、脉冲形状甄别分析、FOM (Figure of Merit)值计算等。研究表明,DT5720波形数字采样器和DPP-PSD控制软件功能完善、简单易用;EJ301探测器中子测量效率高,具有较强的中子/伽马脉冲形状甄别能力,适合快中子的能谱和飞行时间测量。
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10. Geant4模拟1.6 GeV质子的输运过程
姚志明,宋顾周,黑东炜,马继明,周 鸣,段宝军,宋 岩,韩长材
核技术    2014, 37 (03): 30205-030205.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.030205
摘要548)      PDF(pc) (732KB)(2891)    收藏

高能质子具有较强的穿透能力,可以透射物体形成图像。为了理清质子透射物体的物理过程,通过Geant4蒙特卡洛软件模拟了1.6 GeV能量的质子在材料中的输运过程。通过设置模拟程序中的物理模型,对质子与物质的四种相互作用分别进行了模拟计算。计算结果表明,个数衰减、能量损失和散射角分布都可以反映被检测物体的面密度和材料组分的信息。

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11. 光电转化器件光阴极量子效率测量研究
夏经铠,钱 森,王文文,宁 哲,程雅苹,王贻芳,江晓山,王 铮,李小男,祁 鸣,衡月昆,刘术林
核技术    2014, 37 (09): 90401-090401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.090401
摘要610)      PDF(pc) (784KB)(2884)    收藏
光电器件(光电倍增管、光电二极管、太阳能电池等)的应用研究日益广泛,对其性能的测试要求也越来越高,尤其是对其核心部件光阴极光电转化量子效率(Quantum efficiency, QE)的测试和标定。通过建立的光阴极性能测试系统,开展了对各种型号光电器件阴极的测试研究。测试研究内容包括对光阴极在特定波长下QE的绝对测量和相对测量、对光阴极频谱响应特性的测量以及对光阴极面均匀性的扫描测试。目前对多种不同型号的光电二极管(Photo diode, PD)和光电倍增管(Photomultiplier tube, PMT)光阴极QE的测试结果显示,无论采用绝对测量或相对测量,其结果均与已有第三方标定结果一致;同时,搭建的二维扫描测试平台实现了对平面型光阴极均匀性的快速准确测试。
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12. EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法
何泳成,王春红,吴 煊
核技术    2014, 37 (11): 110102-110102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.110102
摘要732)      PDF(pc) (913KB)(2878)    收藏
EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时以太网现场总线协议。通过使用OPC (Object Linking and Embedding for Process Control) Gateway驱动程序实现了EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System) IOC (Input/Output Controller)与EtherCAT设备的通信,从而使EtherCAT成为加速器控制系统中对实时性要求很高的高速控制系统的一种解决方案。在简要介绍EPICS、EtherCAT、OPC及OPC Gateway的基础上,对使用OPC Gateway驱动程序实现EPICS IOC与EtherCAT设备通信进行了测试。结果表明,EPICS IOC可通过OPC Gateway驱动程序与EtherCAT设备正常通信。
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13. 紧凑型医用回旋加速器的物理设计
何小中,杨国君,龙继东,庞 健,张开志,石金水
核技术    2014, 37 (01): 10201-010201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.010201
摘要530)      PDF(pc) (1105KB)(2775)    收藏

介绍了能量11 MeV、流强50 uA的紧凑型质子医用回旋加速器的物理设计方案,并较详细报告了各主要分系统(包括离子源、磁铁、高频、中心区、引出系统)的设计方法及结果。该加速器已经完成调试,成功引出平均流强50 uA、能量11 MeV的质子束流,验证了整机物理设计的正确性。

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14. FLiNaK熔盐的制备
宗国强,陈 博,张 龙,孙加宏,董群安,陈 伟,肖吉昌
核技术    2014, 37 (05): 50604-050604.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.050604
摘要852)      PDF(pc) (716KB)(2732)    收藏

通过建立的氟化盐混合与熔融实验平台,进行氟化盐混合熔融与评价实验,考察温度、时间、坩埚材质及氟化试剂处理等条件对熔盐质量的影响,优化了制备工艺。采用优选的氟化盐原料,添加氟化氢铵做氟化试剂,制备得到的熔盐产品氧含量可控制在2×10?4以下;杂质金属离子含量基本符合熔盐堆用熔盐质量标准要求,其中Be、Cu、Fe、Zr和Cd含量均小于5×10?6,硫酸根和磷酸根离子含量分别小于1×10?4和3×10?5。该工艺方法能较大程度地降低腐蚀介质的含量,具有制备时间短、成本较低、安全性能好等优点。

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15. 电子和光子剂量点核和吸收剂量分布的蒙特卡罗计算
陈少文,黄 龙,吴木营,唐 强,刘小伟,张纯祥
核技术    2013, 36 (7): 70205-070205.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.070205
摘要437)      PDF(pc) (1953KB)(2686)    收藏

用EGSnrc蒙特卡罗程序计算能量为1MeV的电子和32P、90Y和131I放射性核素的刻度剂量点核,计算能量为0.2MeV、4MeV的电子和32P、90Y放射性核素均匀分布在质量为10-2-103g的水球体中的吸收分数,计算活度为1MBq/cm3的32P、90Y、131I放射性核素以及15keV、30keV、100keV单能光子均匀分布在水(肿瘤)球壳(0.22<r<0.66 cm) 时的径向剂量率分布,并与国内外其它计算结果相比较。结果可为放射性核素治疗剂量计算提供参考。

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16. 康普顿相机的GEANT4模拟与反投影图像重建
丁长骥,毛本将,袁永刚,姜志刚,杨朝文
核技术    2015, 38 (11): 110402-110402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.110402
摘要978)      PDF(pc) (2109KB)(2654)    收藏
模拟构建了双层康普顿相机,利用康普顿散射原理,获取γ光子在两层探测器发生散射前后沉积的能量和位置信息,通过一定算法进行图像重建,获得放射源位置信息。该相机具有灵敏度高、体积小、应用范围广等优点。通过蒙特卡罗方法模拟了具有双层条状结构位置灵敏探测器(散射探测器、吸收探测器)组成的康普顿相机,其两层探测器分别由Si和Ge材料构成。利用反投影图像重建算法实现了放射源图像重建,当单点源与探测器距离为40 mm时,成像的效率为0.38%,位置分辨率达到8.0 mm,角分辨率达到3°。对于不同位置和不同个数点源的情况下,检验了反投影重建算法在康普顿相机放射源空间重建中的效果。
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17. 基于MURA编码孔径准直器核辐射成像系统设计
陈立宏,李勇平,赵翠兰,袁 超
核技术    2013, 36 (8): 80402-080402.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.080402
摘要492)      PDF(pc) (1691KB)(2609)    收藏

具有位置分辨能力的辐射成像系统在许多领域如天文观测、放射源检测与监控、核能开发和生物医学等都有广泛的应用。设计了一套适用于远场成像的便携式新型辐射成像系统。系统采用由LaBr3晶体与H8500平面型位置灵敏光电倍增管组成的位置灵敏探测器,满足高分辨率的设计要求。同时为了获得更高的射线探测效率,准直器采用由钨铜合金制作的修正均匀冗余阵列(MURA)嵌套编码板。图像重建算法采用最大似然期望最大化(MLEM)统计迭代算法,能够有效地抑制系统统计噪声。测试结果表明,该辐射成像系统能够对远场放射源进行清晰成像,能够很好地满足分辨率与视场角的设计要求。

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18. 6LiI/natLiI闪烁体探测器效率的模拟计算及实验测量
杜 龙,常 乐,王玉廷,张 松,曹喜光,王宏伟,张国强,钟 晨,李 琛
核技术    2014, 37 (04): 40201-040201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.040201
摘要519)      PDF(pc) (658KB)(2578)    收藏

碘化锂晶体闪烁体具有中子测量效率高、探测器尺寸小等优点,它是目前相当成熟和用途广泛的探测器,在中子测量及环境监测等各方面均有广泛应用,它由闪烁体、光导、光电倍增管、高压四部分组成。本工作利用Monte Carlo 程序研究了6LiI/natLiI闪烁体探测器尺寸与探测效率的关系,并通过GEANT4及MCNP程序模拟计算了高富集度的6LiI晶体和天然LiI晶体及纯7LiI晶体的探测效率。从理论模拟结果可以看出10mm厚度的两种探测器对热中子探测效率都很高,6LiI达到98%,而natLiI也能达到65%。利用反应堆热中子刻度了6LiI/natLiI闪烁体探测器的热中子探测效率,考虑了铅砖及高密度聚乙烯的散射,以及环境中子的贡献后,实际测量6LiI探测器探测效率在90%左右,natLiI探测器探测效率在70%左右。

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19. 有机聚合物P3HT/PCBM薄膜的同步辐射掠入射X射线衍射
杨迎国,郑官豪杰,季庚午,冯尚蕾,李晓龙,高兴宇
核技术    2014, 37 (02): 20101-020101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.020101
摘要595)      PDF(pc) (1612KB)(2554)    收藏

以聚己基噻吩(poly(3-hexyl-thiophene), P3HT)为电子给体材料和富勒烯的衍生物([6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester, PCBM)为电子受体材料的有机光伏器件,其活性层中P3HT的结构有序性是制约器件光电转换性能的重要因素。本文采用同步辐射掠入射X射线衍射(Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD)方法,研究有机聚合物P3HT/PCBM薄膜经过不同的温度退火后P3HT在薄膜中不同深度处的微结构变化。一维面外GIXRD实验结果表明:退火处理使大量的PCBM分子扩散至薄膜表层,从而增大了薄膜表层P3HT分子edge-on结构的层间距和改善了晶粒倾斜程度;退火处理使得薄膜内部P3HT分子edge-on结构结晶性和有序性得到明显改善。然而,退火处理并没有明显增加薄膜表层和薄膜/衬底界面处的P3HT分子edge-on结构的结晶性。二维GIXRD实验结果表明:退火处理可以明显增加薄膜中P3HT分子edge-on结构结晶性、有序性以及晶粒取向的广泛分布;退火处理也使薄膜沿面内方向出现了结晶性较好的face-on结构。以上结果揭示出退火处理有利于薄膜表面、内部以及薄膜/衬底界面处形成更多且更有序的微相异质节和二维电荷传输通道,大大增强光生激子的分离效率和载流子沿P3HT分子链的迁移速率,这对理解退火处理提高P3HT/PCBM薄膜光伏器件的光电转换性能具有重要意义。

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20. MCNP与后处理软件耦合应用程序开发
何泽鸿,叶民友,王忠伟,毛世峰,徐 坤
核技术    2015, 38 (6): 60601-060601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060601
摘要841)      PDF(pc) (911KB)(2480)    收藏
中子通量密度分布和核热分布计算是聚变堆设计过程中至关重要的一环,其代表性计算软件是基于蒙特卡罗方法的MCNP程序,但计算结果不能直接导入后处理软件Ensight、Paraview、ANSYS等作分析处理。为此开发一款耦合应用程序支持MCNP计算结果数值逻辑操作和到各种后处理软件格式转换,以提升相关人员对MCNP数据分析效率。
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21. 基于Aurora协议光纤实时信号传输性能测试
鲁睿其,曾健平,赵豫斌,任海龙
核技术    2015, 38 (3): 30404-030404.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.030404
摘要495)      PDF(pc) (569KB)(2477)    收藏
作为中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source, CSNS)谱仪之一的通用粉末衍射仪(General Purpose Powder Diffractometer, GPPD)采用二维位置灵敏探测器(Symptom Scale of Neurotransmitter Deficiency, SSND)探测中子入射位置和时间信息,并由后端电子学进行信号处理。中子信息以打靶时刻T0为时间参考点,电子学系统控制电路需要将接收到的T0信号低延迟、低抖动实时地传给下级电路。本文介绍了一种基于Spartan6系列FPGA的控制电路,采用Aurora协议通过光纤实时传输T0信号方案,并验证了此方案的可行性。
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22. 压水堆燃料组件内放射性源项计算与分析
陈海英,乔亚华,王韶伟,陈 妍,兰 兵,张春明
核技术    2014, 37 (04): 40601-040601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.040601
摘要541)      PDF(pc) (473KB)(2473)    收藏

反应堆堆芯中核燃料发生裂变时,产生了大量的放射性物质,给核电厂环境保护带来了挑战。燃料组件内的放射性源项是反应堆冷却剂放射性源项屏蔽设计、事故源项分析和放射性后果评估的基础。本文针对压水堆开展燃料组件内放射性源项的计算研究,采用ORIGEN-S程序,建立合适的计算方法,研究不同燃耗下燃料组件内源项计算结果的差异,并对比分析了不同版本的ENDF/B截面库对计算结果产生的影响,为压水堆燃料组件内放射性源项的计算提供参考。

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23. 基于加速器7Li(p,n)反应的硼中子俘获治疗中子源的优化设计
李长楷,马英杰,汤晓斌,谢 芹,耿长冉,陈 达
核技术    2013, 36 (9): 90203-090203.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.090203
摘要481)      PDF(pc) (2256KB)(2444)    收藏

7Li(p,n)反应以中子产额大、反应阈能低等优点成为硼中子俘获治疗加速器驱动中子源所用中子反应的候选类型之一。本文重点研究了该中子产生反应作为加速器驱动中子源的中子产额及其能谱特性,并对产生的高能中子束流进行慢化,使其满足BNCT治疗要求。首先采用蒙特卡罗程序MCNPX2.5.0模拟加速器7Li(p,n)反应过程,得到1.9−3.0 MeV能量入射质子的中子产额及其能谱,并详细研究了质子入射能量为2.5 MeV的最佳条件下产生的中子束流特性;进而提出中子束流的慢化设计方案,并对慢化所得超热中子束品质进行分析研究。模拟计算结果表明,10 mA流量的2.5 MeV能量入射质子所产生的中子束经过慢化处理后,可以很好地满足硼中子俘获治疗的中子束流要求。

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24. EPICS环境下的软件规范管理
雷 蕾,韩利峰,徐海霞,李勇平
核技术    2015, 38 (6): 60501-060501.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060501
摘要523)      PDF(pc) (579KB)(2387)    收藏
EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)控制系统与商用的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)软件相比,还没有统一的方式进行软件规范管理。各个科学装置EPICS软件的布局及调用方式千差万别,完全随开发人员的喜好决定。对于诸如钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)、热核聚变堆、质子治疗等项目,软件模块的科学规范管理尤为重要,它能够从结构上保障系统的可靠性、可维护性和易用性。本文结合Linux目录配置标准(Filesystem Hierarchy Standard, FHS)、软件包管理器(Red Hat Package Manager, RPM)以及系统编程等技术,针对TMSR EPICS仪控系统核心软件模块进行目录管理、软件包管理和服务管理,实现核心软件的自动化部署、开机自启动及规范调用。经测试,该套方案运行良好,大量减少了人工操作,有助于实现TMSR仪控系统软件平台的统一和完全自动化。
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25. CPR1000反应堆三维数值模拟分析及验证
张明乾,冉小兵,刘言午,于晓雷,朱明莉
核技术    2013, 36 (10): 100601-100601.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100601
摘要252)      PDF(pc) (5349KB)(2358)    收藏

建立了典型三环路压水堆CPR1000压力容器内的整体流体域模型,采用ANSYS CFX软件开展了反应堆内三维流场数值模拟分析,获得了压力容器内各段压降、导向筒和支撑柱水力载荷、顶盖旁流等水力特性参数,并与CPR1000已固化的设计参数进行对比(岭澳二期核电站),以验证采用当前CFD分析方法获得结果的有效性,并进行了瞬态计算。计算结果表明:CFD计算获得的压降与已有的设计值基本一致,总压降偏差在10%;计算获得的导向筒和支撑柱水力载荷值偏小,最大偏差在50%;顶盖旁流与已有的设计值吻合。

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26. 10MeV辐照型电子直线加速器迷道出口处的设计优化
段宗锦,陈裕凯,任广益,何丽娟,李裕熊,陈志
核技术    2013, 36 (11): 110203-110203.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.110203
摘要271)      PDF(pc) (3938KB)(2310)    收藏

辐照型电子直线加速器的应用已经越来越广泛,但是其辐射屏蔽优化一直是需要解决的问题,所以设计出既经济又有效的屏蔽方法是非常有意义的。本文叙述了对一台10 MeV的辐照型电子直线加速器迷道出口的剂量率所进行的经验公式计算和蒙特卡罗(Monte Carlo,Fluka)模拟,结合伽马探测器和微型数据采集器Mini-DDL (Mini Digital Data Logging)的连续实时测量结果进行了对比分析。分析结果显示,只要在迷道门处增加一个拐弯,就增加一次反散射,出口处的剂量率会下降一个量级以上,使其不仅低于剂量限值而且合理地达到尽可能低。这个结果是在基本没有增加额外成本的基础上实现的,符合辐射防护ALARA (as low as reasonably achievable)原则,为以后加速器的屏蔽设计提供了很好的参考。

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27. 高功率固态脉冲调制器关键技术研究
李 锋,陈志豪,吴勇华
核技术    2013, 36 (7): 70104-070104.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.070104
摘要470)      PDF(pc) (1674KB)(2295)    收藏

为了满足自由电子激光装置对于直线加速器微波功率源更新更高的性能指标,设计了基于绝缘栅双极性晶体管(IGBT)模块为开关的大功率固态调制器系统。调制器采用感应叠加拓扑结构,设计输出峰值脉冲功率13MW,脉冲电压130kV,脉冲电流100A。详细介绍了大功率调制器的单元电路以及单元模块中关键的辅助电路,包括开关管的保护电路、阻尼吸收回路、去磁电路和补偿电路。利用软件对调制器系统进行模拟仿真,并对可能出现的模块差异性进行比较。结果表明,感应叠加型固态脉冲调制器技术是可行的。

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28. 用γ能谱全能峰计数率测量辐射剂量率的方法研究
贺 军,杨朝文
核技术    2014, 37 (07): 70403-070403.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.070403
摘要616)      PDF(pc) (704KB)(2286)    收藏
提出了通过γ能谱全能峰测量吸收剂量的方法,定义了全能峰角响应函数。采用蒙特卡罗方法计算了50 mm×50 mm NaI(Tl)探测器的平均角响应随射线能量的变化,用标准点源137Cs、60Co、152Eu、133Ba和参考辐射场137Cs、60Co、226Ra、241Am进行了实验验证。结果证明,在近似各向同性的条件下,对标准点源的测量结果与理论值相比误差小于2%,对参考辐射场的测量结果与电离室测量结果相差小于3%。该方法适合低能到高能的较宽能谱段剂量率测量,不仅能测出某种核素对总剂量率的贡献,且能同时分辨核素种类,无需实验刻度。
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29. 基于MCNP提取X射线透射图像双能值的数值方法
项 安,陈瑞焘
核技术    2014, 37 (07): 70203-070203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.070203
摘要363)      PDF(pc) (1384KB)(2286)    收藏
传统的双能X射线检测技术使用与物质原子序数相关的特征值进行物质分类,但由于该特征值与被检物体的厚度有关(厚度效应),影响了双能检测方法的可靠性。为此提出了一种利用辛普森公式以及序列二次规划法的数值算法,以消除双能值的厚度效应。用基于MCNP的蒙特卡罗方法模拟双能X射线检测过程,结合概率密度分类法证明该算法能显著降低物质分类的错误概率,且得到了不同物质的分类边界。用X射线安检机进行测试,结果表明该算法显著消除了物质的厚度效应,且分类边界有效。说明本文算法的有效性与实用性。
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30. 液态金属在堆芯子通道内的湍流换热
葛志浩,彭勇升,吕逸君,邓维平,赵平辉
核技术    2015, 38 (9): 90603-090603.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.090603
摘要509)      PDF(pc) (1254KB)(2250)    收藏
采用Speziale-Sarkar-Gatski (SSG)雷诺应力模型对液态金属在堆芯子通道内的流动、传热过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)模拟,研究雷诺数(Re)、分子普朗特数(Pr)、格拉晓夫数(Gr)、节径比(P/D)等无量纲参数对湍流换热的影响。比较无量纲对流换热系数(Nu)可以看出,CFD预测值与实验值及经验关系式符合得较好。对各种不同无量纲参数下的计算结果进行分析发现:在P/D和Re数相同条件下,三角形子通道的壁面温度分布比方形更均匀,换热情况更好;提高Re数,增大P/D,选用Pr数大的冷却剂,可有效改善温度和换热的周向分布不均情况;在Re数大于10 000的条件下,浮力对液态金属换热的影响可忽略不计。
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31. 基于CFD方法的球床式高温气冷堆稳态热工水力分析
宋士雄,魏 泉,蔡翔舟,郭 威
核技术    2013, 36 (12): 120601-120601.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.120601
摘要636)      PDF(pc) (4976KB)(2222)    收藏

基于CFD通用计算程序Fluent,开发了多孔介质流固两相局域非热平衡模型,对PBMR-400满功率名义工况下稳态热工水力行为进行了分析。高温气冷堆堆芯的热工水力计算模型通常为带有强内热源宏观的多孔介质模型,Fluent程序本身的多孔介质模型为局域热平衡模型,无法恰当描述堆芯热工水力行为。通过开启Fluent的自定义标量场(UDS)功能并在动量方程上附加阻力源项,实现了局域非热平衡模型,能够精确地计算球床堆堆芯热工水力行为。CFD程序使用了非常精细的网格,可以计算更加精细的流场和温场分布。计算表明,Fluent的结果与国际上著名的球床堆热工水力程序THERMIX,TINTE符合较好,可以作为球床堆热工水力分析工具。

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32. 数字多道脉冲幅度分析器中数字Dither加入方法
陈小猛,张羽中,艾宪芸,梁卫平,肖无云
核技术    2015, 38 (5): 50401-050401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.050401
摘要492)      PDF(pc) (2008KB)(2199)    收藏
国内对于数字多道脉冲幅度分析器(Digital multi-channel pulse amplitude analyzer, DMCA)的核心技术现已有较好掌握,但随着转换增益的提高,数字化多道如何保证非线性技术指标达到要求,仍是一项亟待解决的关键技术问题。国际上采用抖动(Dither)技术实现了数字化多道1?2位的“位增益”,而国内仍未有Dither应用于DMCA相关研究的报道。本文针对数字多道脉冲幅度分析器的架构特点,提出了利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)产生和去除数字Dither信号的方案,通过DMCA的基线调整电路引入Dither信号,在实验中提高了系统的微分非线性,验证了这种方法的适用性。讨论分析了Dither对于DMCA非线性的作用机理,表明这种在DMCA中加入Dither的方法对于进一步提升DMCA的精度具有重要意义。
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33. 基于多孔介质模型的压水堆堆芯温场数值模拟
陈 森,刘 余,田茂林,田文喜,秋穗正,苏光辉
核技术    2015, 38 (9): 90601-090601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.090601
摘要436)      PDF(pc) (1552KB)(2189)    收藏

针对压水堆的复杂结构特点,对堆芯采用多孔介质模型,建立完整的压力容器堆芯模型,使用商用软件CFX对压力容器堆芯的热工水力特性进行数值模拟,得到偏环运行和典型事故工况下冷却剂的热工水力响应特性。计算结果表明:应用多孔介质模型能有效正确直观显示堆芯的冷却剂温度分布情况,在偏环运行工况下堆芯会出现偏心现象,而通过瞬态事故工况计算结果表明堆芯中上部冷却剂温度最高,对压水堆的热工安全具有一定指导作用。

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34. 明代官窑釉里红瓷器SR-XRF微区线扫描分析
管 理,朱 剑,樊昌生,杨益民,陈栋梁,徐 伟,张 静,汪丽华
核技术    2013, 36 (7): 70103-070103.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.070103
摘要352)      PDF(pc) (1341KB)(2181)    收藏

釉里红彩瓷具有十分重要的艺术和科学价值,以往科技研究很少,且尚未见对早期釉里红不同呈色部位化学成分的相关研究。本文采用Micro SR-XRF方法获取了景德镇官窑釉里红瓷器中不同呈色区域的化学成分种类和含量;利用线扫描技术,对深浅颜色变化区域,进行了线扫描分析。结果表明,釉里红彩料中含有As、Pb等元素,不同呈色部位在Cu和As含量上有明显差别。该结果为研究釉里红彩瓷的工艺配方和呈色机理提供了科学依据。

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35. X射线源焦点尺寸的测试与对比分析
孙朝明,汤光平,李 强,王增勇
核技术    2015, 38 (11): 110202-110202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.110202
摘要565)      PDF(pc) (5036KB)(2175)    收藏
射线源焦点的大小与形状对射线检测图像质量有重要的影响,但在射线检测中却很少对射线源焦点进行实测,这不利于准确控制射线检测图像质量。对射线源焦点的测量方法进行对比试验分析,以获得对射线源焦点进行评估的有效便捷方法。分别应用小孔成像板、星形测试卡、双线型像质计(Image quality indicator, IQI)等测试体,对工业应用的便携式X射线机进行了焦点尺寸测量。用星形测试卡、双线型像质计所测算的焦点尺寸一致性较好,但较之小孔成像的测量结果却存在较大偏差。实际检测时射线机焦点大小可能与标称值明显不同,有必要对射线焦点特性进行及时评价;双线型像质计可一定程度上代替星形测试卡的使用,便捷地实现图像不清晰度的测量、射线源焦点尺寸的评估。
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36. SPECT/CT融合显像对肺癌单发骨转移瘤的诊断价值
常 城,谢文晖,雷 贝,刘慈懿,冯 键
核技术    2013, 36 (9): 90301-090301.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.090301
摘要279)      PDF(pc) (1882KB)(2163)    收藏

评价SPECT/CT同机融合图像在肺癌单发骨转移瘤定性诊断中的价值。选择196例全身骨显像表现为单发异常放射性核素分布的肺癌患者行骨病变部位CT扫描。由2名核医学科医师对全身骨扫描、SPECT/CT同机融合图像分别做出诊断,诊断分为肺癌骨转移、良性病变,诊断结果分别于最终诊断比较。196例患者,最终诊断骨转移瘤112例,全身骨显像检出89例,SPECT/CT融合显像检出106例。SPECT/CT融合显像探测骨转移瘤的敏感性、特异性及准确性分别为94.6%(106/112)、92.9%(78/84)、93.9%(184/196),明显高于全身骨显像的敏感性79.5%(89/112),特异性78.6%(78/84)、准确性79.1%(155/196) (χ2=11.25,P<0.05;χ2=7.00,P<0.05;χ2=18.35,P<0.05)。在对肺癌单发骨病灶是否为转移的鉴别诊断方面,SPECT/CT融合显像可以提供更多的信息,可以明显提高肺癌单发骨转移瘤的诊断准确率。

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37. 不同能量X和γ射线剂量等效性影响因素的蒙特卡罗方法研究
过惠平,吕汶辉,吕 宁,魏志浩
核技术    2014, 37 (01): 10203-010203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.010203
摘要341)      PDF(pc) (1144KB)(2153)    收藏

X、γ射线的广泛应用使得剂量仪器测量的准确性亟待解决,采用X射线机代替标准γ源对剂量仪器进行标校时需要了解其等效性影响因素。为研究低能X射线与天然放射源等效过程中的修正项,采用蒙特卡罗(Monte Carlo, MCNP)软件对低能X射线与高能X、γ射线等效性的影响因素进行了模拟,得出了距离、空间散射、探测器响应对剂量等效的不同影响,最后对模拟结果进行了分析。该结论可用于低能X射线与高能X、γ射线源之间的等效修正,对于X射线的广泛应用具有重要意义。

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38. 同步辐射X线相衬成像技术在兔髌骨-髌腱连接点纤维软骨细胞的三维可视化应用研究
陈华斌,胡建中,周京泳,郑 成,王占稳,陈 灿,曹 勇,殷宪振,吕红斌
核技术    2015, 38 (11): 110101-110101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.110101
摘要376)      PDF(pc) (3229KB)(2121)    收藏

利用同步辐射X射线相衬成像技术(Synchrotron Radiation-based X-ray Phase-contrast Computed Tomography, SR-XPCT)对兔髌骨-髌腱连接点(Patella-Patellar Tendon Junction, PPTJ)移行区的纤维软骨细胞进行三维可视化及量化表征。正常骨成熟的新西兰PPTJ经多聚甲醛固定、梯度酒精脱水后,于上海光源X射线成像与生物医学应用光束线站进行扫描;采集的原始图像经数字减影、相位恢复、切片重构、位数转换后进行三维重构分析;标本扫描后进行传统组织学验证。SR-XPCT能成功获取PPTJ及其移行区纤维软骨细胞的三维高清图像,并对移行区纤维软骨细胞进行了量化表征:平均直径为(10.139±1.265) ?m;平均体积为(291.187±87.283)μm3,体积分布在200−400 μm3之间的占75.4%;平均球形度为0.711±0.079,球形度在0.605−0.805之间的纤维软骨细胞约占84.9%。SR-XPCT作为一种先进的、直观准确的可视化骨腱连接点的三维微观形态结构研究方法,为骨腱连接点损伤修复的三维形态学研究提供了新方法、新思路。

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39. 碲锌镉探测器的数字核信号处理系统设计
曾国强,魏世龙,夏 源,李 强,徐亚东,葛良全,介万奇
核技术    2015, 38 (11): 110401-110401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.110401
摘要619)      PDF(pc) (1940KB)(2087)    收藏
设计了完整的碲锌镉(CdZnTe, CZT)探测器数字核信号处理系统,包含了低功耗偏压电源、低噪声电荷灵敏放大器、数字梯形多道脉冲幅度分析器及数字上升时间甄别器。在考虑探测器与后端数字多道优化匹配前提下设计了低噪声电荷灵敏放大器;数字多道脉冲幅度分析器(Digital Multi-Channel Pulse Height Analyzer, DMCA)通过高速模数转换器将模拟核信号离散化后,在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)中实现数字核脉冲信号处理;FPGA芯片中以快慢双通道梯形成形器为核心,针对碲锌镉探测器空穴收集不完全的问题,设计了数字上升时间甄别模块,有效消除了空穴拖尾效应,显著提升碲锌镉探测器的能量分辨率。从实验结果可知,针对西北工业大学提供的4mm×4mm×2mm的准半球结构碲锌镉探测器对241Am的分辨率最佳可达3.6%,对137Cs的分辨率可达0.96%。
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40. 18F和11C标记的氨基酸类分子探针的合成及应用研究进展
何山震,王淑侠,王 朋,李石磊,唐刚华
核技术    2014, 37 (08): 80302-080302.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.080302
摘要374)      PDF(pc) (905KB)(2079)    收藏
PET/CT显像作为一种诊断肿瘤、评价疗效和预后的有力工具得到了快速的发展。氨基酸类正电子药物被临床证明是可以弥补当前18F-FDG PET/CT不足的重要药物,不像18F-FDG,氨基酸类分子探针在正常脑组织中的摄取很低,在良性的病变如炎症、水肿、坏死和纤维化的组织几乎不摄取,可以提高PET/CT显像的特异性,其合成标记的研发日益得到重视。本文重点介绍了当前利用短半衰期正电子核素18F和11C标记合成正电子类氨基酸的方法学和初步应用研究的最新进展。
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1. 一种小型熔盐堆的主回路放射性产物分析
周炜龙,严睿,周波
核技术    2021, 44 (7): 76-82.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.070601
摘要708)   HTML60)    PDF(pc) (1198KB)(300)    收藏

为满足小区域供电需求,提出了一种热功率为100 MWt的小型熔盐堆的堆芯概念设计。该设计通过调整堆芯燃料初始装载量,使得反应堆在不添料的条件下可满功率运行1 250 d,然后在寿期末进行燃料批处理。针对这种长换料周期的燃耗特性和燃料盐的特点,对该堆在运行期间主回路的放射性核素产量及其来源进行了分析。通过三维蒙特卡罗运输程序的计算软件KENOVI和燃耗分析模块Origen-S,对主回路放射性产物的积存量以及中子能谱等中子学参数进行了分析。结果表明:寿期末该反应堆中放射性活度约为7.36×1018 Bq,其中锕系核素的总活度约为1.47×1018 Bq,裂变产物的总活度为5.89×1018 Bq。裂变产物中惰性气体、碘的同位素及易挥发裂变金属分别为7.35×1017 Bq、9.56×1017 Bq、8.17×1017 Bq;锕系核素239Np同位素占绝大多数,约占锕系核素放射性总量的98%,也是堆运行过程中放射性最大的核素。本文结果可以为小型熔盐堆的反应堆放射性安全管理、燃料后处理以及辐射防护设计提供参考。

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2. 核技术在新冠疫情防疫中的应用评述
王哲, 林璠玙, 孙贤, 叶高阳, 陆跃翔
核技术    2020, 43 (12): 120001-120001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120001
摘要209)   HTML19)    PDF(pc) (1884KB)(166)    收藏

2019年底新型冠状肺炎疫情在武汉爆发初期,医用防护用品需求急增,诸多问题浮现,如防护口罩质量差、供不应求,灭菌周期长导致的医疗物资紧缺,产生的大量医疗废水处理难度大、周期长,可能引发二次感染等。针对上述问题,本文从核孔膜技术、辐照灭菌技术两个方面总结了核技术在口罩和医疗物资生产、医疗垃圾和废水处理等领域助力疫情防控的具体应用;对不同技术的原理、特点、应用以及在新冠肺炎中的具体应用进行了重点调研,以期对核技术的发展及疫情防控应用提供思路和参考。

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3. 基于SiTCP通信协议的FPGA可回滚远程固件更新方法
陈长, 王铮, 胡俊
核技术    2020, 43 (11): 110401-110401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.110401
摘要195)   HTML33)    PDF(pc) (796KB)(124)    收藏

针对高能物理实验的电子学系统中采用传统方式更新现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)固件,存在所处环境复杂不便现场操作和设备数量众多的限制问题,提出了一种利用SiTCP(Silicon Transmission Control Protocol)通信协议向远端电路板发送固件信息、并由板上的FPGA对Flash进行编程以更新固件的方法。该方法无需额外芯片,内建安全机制保证FPGA正常工作,适合通过网络远程操作,具备同时更新多块FPGA固件的能力。

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4. 上海18F-FDG PET-CT、PET-MR肿瘤显像报告要素规范
核技术    2021, 44 (1): 10001-010001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010001
摘要148)   HTML29)    PDF(pc) (880KB)(545)    收藏
正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography,PET)是可以反应活体生化代谢的影像设备,将其
与X线计算机断层显像(X-ray Computed Tomography,CT)或磁共振成像(Magnetic Resonance,MR)结合起来,
既可以反应疾病的生化代谢特点,又可以反映组织病理结构。与PET-CT相比,PET-MR避免了CT带来的辐射,
有更高的软组织分辨率,且PET和MR是同步扫描,减少了扫描时间,提高了扫描质量,对病灶的形态、边界、周
围情况的显示更加清楚。但PET-MR检查价格较昂贵,且MR的高磁场环境也限制了其在植入心脏起搏器、人
工耳蜗、胰岛素泵等医疗设备人群中的应用。
对非核医学科的医师而言,检查报告是最直观的诊疗依据,一份高质量的报告可以提供丰富的信息,对疾
病的诊疗可发挥极其重要的作用,报告中对可疑肿瘤病灶形态学的描述和18F-FDG摄取值的改变缺一不可。因
此,为规范18F-FDG PET-CT 肿瘤显像报告和18F-FDG PET-MR 肿瘤显像报告,上海市核医学专家编制了上海
市18F-FDG PET-CT 肿瘤显像报告要素规范及上海市18F-FDG PET-MR肿瘤显像报告要素规范。本文将两个完
整的规范分别列出,并提供可供参考的报告模板及样例下载链接地址。
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5. 尖峰脉冲成形算法改进与性能分析
范新洋, 王敏, 洪旭, 杨体波, 廖光辉, 欧阳周璇
核技术    2021, 44 (1): 10402-010402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010402
摘要145)   HTML8)    PDF(pc) (3123KB)(70)    收藏

在数字化核仪器中,为获取高能量分辨率的能谱,常采用数字滤波成形算法处理核脉冲信号,脉冲成形方法中成形参数对输出信号波形、堆积脉冲分离的影响研究鲜有报道。本文在尖峰脉冲成形算法基础上,引入平顶参数,对Mn样品的硅漂移探测器得到的实测脉冲信号开展实验研究,并与常见的梯形脉冲成形方法作对比分析。对采集到的核脉冲信号分别采用尖峰脉冲成形、梯形脉冲成形,然后进行幅度甄别,获取能谱信息,研究相同达峰时间下两种方法对计数率与能量分辨率的影响规律。结果表明:尖峰脉冲成形下降沿快、脉冲宽度窄、较三角脉冲成形更易于分离堆积脉冲;在相同达峰时间下,梯形脉冲成形较尖峰脉冲成形在能量分辨率上更具优势,而尖峰脉冲成形在高计数率上表现出更好的性能。

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6. 辐射伏特效应核电池换能器件中的β粒子能量沉积行为
张明旭,秦李鑫,赵嫚,赵江涛
核技术    2021, 44 (2): 20202-020202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020202
摘要144)   HTML7)    PDF(pc) (1264KB)(82)    收藏

β粒子在换能材料中的能量沉积行为是β辐射伏特效应核电池仿真中的一项重要研究内容,通常使用蒙特卡罗软件Casino和MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)来实现。其中,Casino难以模拟连续能量β粒子在换能材料中的能量沉积过程,而MCNP作为一款商业软件,其使用不仅受到版权限制,而且不易扩展。因此,基于通用的开源蒙特卡罗程序框架Geant4(GEometry ANd Tracking,version 4),在充分考虑β衰变连续能谱、放射源的自吸收以及电子在换能材料界面的反散射过程后,建立了模拟放射源衰变产生的β粒子在换能器件中的能量沉积行为的通用模型,并与Casino的部分计算结果进行了比较。模拟结果表明:基于Geant4的计算模型可以准确地模拟β粒子在核电池换能器件中的能量沉积行为,并具有应用方便、软件开放、易拓展等优点。

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7. 中重核中子共振研究及应用进展
庹先国, 刘福乐, 王琦标, 邓超, 石睿, 穆克亮, 牛江
核技术    2020, 43 (10): 100201-100201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100201
摘要140)   HTML3)    PDF(pc) (2206KB)(77)    收藏

中子在核检测应用中发挥着重要的作用,弥补了X射线检测对原子序数不敏感的缺点。在特定能区内,中子反应截面随中子能量剧烈变化,发生共振现象。核素共振能谱具有唯一性,据此可以进行核素的定性和定量分析。其中,中重核的共振能区在eV~keV能区,是中子共振分析中的重要组成部分。目前在该方面已有较多研究成果,在测温、成像、无损分析、核数据测量等方面有较为广泛的应用。对此,通过查阅中子共振方面的文献和书籍,对中子共振国内外的研究状况进行总结和分析,并展望其发展趋势。

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8. 便携式LaBr3(Ce) γ谱仪稳谱技术研究
陈宸,吴桓
核技术    2021, 44 (4): 40401-040401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040401
摘要138)   HTML16)    PDF(pc) (1577KB)(93)    收藏

稳谱作为γ能谱分析领域的重要任务之一,其主要作用是抑制探测器因环境变化而形成的“谱线漂移”。实验探讨了一种基于LaBr3(Ce)探测器的便携式γ谱仪稳谱技术。该技术利用LaBr3(Ce)探测器自身本底谱中的36 keV与天然本底谱中40K的1 460 keV特征峰作为稳谱使用的参考峰,采用自定义的能谱关联度公式对实测能谱与标准本底谱的关联性进行度量,提出一种将参考峰与能谱关联度结合进行稳谱的方法。实验结果表明:在-30~50 ℃温度范围内,该稳谱方法无需事先标定参考峰与温度的关系曲线,也可有效防止在有干扰核素存在的条件下发生错误稳谱的情形,并且在温变速率超过50 ℃?h-1的突变情况下确保参考峰的峰漂稳定在±1道以内。

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9. 上海光源小角X射线散射实验站自动校准系统研究
洪春霞, 周平, 滑文强, 杨春明, 边风刚
核技术    2021, 44 (1): 10102-010102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010102
摘要136)   HTML6)    PDF(pc) (1458KB)(95)    收藏

小角散射实验站用户获取的实验数据质量与实验站的光路优化状态(较低的散射背景、准确的样品前后光强计数等)密切相关。目前小角散射实验站光路优化是手动优化方式,不利于用户机时的有效利用。在实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)和控制系统工具箱(Control System Studio,CSS)平台下,使用Python语言设计并开发了光路优化自动校准程序,通过狭缝刀口扫描确定直通光中心位置,根据遗传算法的单目标和多目标优化方法自动优化,得到较低的空气背底散射图像,最终完成调光。测试结果表明:自动校准程序可以在30 min内完成实验站单色光狭缝和束流阻挡器位置调试,简化了实验站的光路优化工作,提高了小角散射实验站的自动化程度。

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10. 高温FLiBe熔盐颗粒粒径分布特征研究
刘立志, 付海英, 刘忠英, 马继飞, 杜林, 唐晓星, 钱渊, 姚剑, 李玉兰
核技术    2020, 43 (10): 100605-100605.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100605
摘要129)   HTML1)    PDF(pc) (1069KB)(57)    收藏

含铍熔盐有很强的化学毒性,为了实现对高温含铍熔盐颗粒的准确监测和有效去除,了解其粒径分布特征是解决问题的关键。基于熔盐减压蒸馏实验装置和低压冲击采样器,搭建了用于测量高温熔盐颗粒粒径的实验装置,并研究不同实验工况下FLiBe熔盐的粒径分布。实验结果表明:常温下熔盐颗粒粒径分布集中在2.5 μm以上;而高温(930 ℃)下则集中在0.26~2.5 μm。同时研究了高温实验工况下,气体吹扫和采样时间对熔盐颗粒粒径分布的影响。研究结果表明:采样时间并未对粒径分布产生明显影响;而气体吹扫虽然改变了最终熔盐颗粒的排放浓度,但未对粒径分布产生显著影响。样品扫描电镜结果验证了实验装置粒径刻度的准确性,而观测到熔盐颗粒呈规则的球形而非晶体状这一现象,推测是由熔盐颗粒碰撞沉积导致。

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11. 利用超铀核素启动的小型模块化钍基熔盐堆中子学性能研究
邹春燕,余呈刚,朱贵凤,郭威,蔡翔舟,陈金根,邹杨
核技术    2020, 43 (12): 120601-120601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120601
摘要127)   HTML9)    PDF(pc) (4253KB)(59)    收藏

压水堆乏燃料中的超铀燃料(Transuranic isotopes,TRUs)含有大于50%的易裂变燃料,可作为熔盐堆钍铀循环的启动燃料。基于小型模块化钍基熔盐堆,采用TRUs和Th分别作为裂变燃料和增殖燃料,研究堆芯熔盐石墨比和初始重金属摩尔份额两个重要参数对堆芯中子能谱、233U产量、石墨寿命、温度反应性系数、TRUs消耗量等中子学特性的影响,为利用TRUs和Th的小型模块化钍基熔盐堆的堆芯参数选择提供依据。基于批处理周期及固有安全性等限值,给出满足要求的TRUs启动小型模块化钍基熔盐堆的燃料利用方案,分析其燃耗时间内的中子学特性。结果表明:采用压水堆中超铀核素作为易裂变燃料,是启动小型模块化钍基熔盐堆钍铀燃料循环的理想选择。在满足5 a石墨寿命和固有安全性(-5~-8 pcm?K-1)等限值的条件下,选择重金属摩尔份额为6%、堆芯熔盐石墨比为25%的堆芯结构参数可得到较佳的燃料利用率。此时,热功率为150 MW、满功率运行5 a时,铀的年产量可达16.0 kg?a-1,TRUs的年消耗量约36.1 kg?a-1,可有效减少当前超铀乏燃料的储存。

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12. 大型氯盐快堆中钍铀及铀钚循环分析
李晓晓, 余呈刚, 马玉雯, 蔡翔舟, 陈金根, 陈兴伟
核技术    2020, 43 (11): 110601-110601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.110601
摘要125)   HTML2)    PDF(pc) (1492KB)(54)    收藏

氯盐快堆具有核燃料溶解度高和快中子能谱的优势,为实现高增殖性能和高嬗变性能提供了可能。基于2 500 MWth的氯盐快堆,研究了Th-U循环和U-Pu循环的中子学特性,包括临界参数、燃耗演化、增殖性能和嬗变性能。钍铀循环(U3+Th)和铀钚循环(Pu9+DU)的点火燃料分别为233U和239Pu,它们的可转换材料分别为232Th和贫铀(Depleted Uranium,DU)。同时,也分析了TRU作为点火燃料的过渡模式,即TRU+Th和TRU+DU。结果表明:对于大型氯盐快堆:1)考虑堆内锕系核素的中子吸收率、堆内平均裂变中子数(ν)和转换比,U3+Th需要不定期添料才能维持临界,Pu9+DU、TRU+DU和TRU+Th不需要添料即可连续运行的时间分别为46 a、50 a和29 a;2)相比其他三种核燃料循环模式,TRU+Th具有较优的自持增殖性能和较高的嬗变性能。

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13. 熔盐空间堆斯特林加热器的设计与数值模拟
赵恒, 邹杨, 戴叶, 徐洪杰, 张洁, 何帆
核技术    2020, 43 (10): 100601-100601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100601
摘要123)   HTML5)    PDF(pc) (2218KB)(68)    收藏

熔盐-斯特林加热器用于熔盐空间堆发电系统的热量获取。为提高加热器的换热能力,设计了翅片式熔盐通道与多孔式斯特林内部热接收器,使用计算流体力学软件Fluent对不同结构的翅片与熔盐通道开展了数值模拟研究。结果表明:在熔盐通道内增加翅片可以提高斯特林加热器的换热能力,并且随着翅片高度的增加与翅片间距的减小,换热能力进一步提高,与无翅片结构相比,换热功率最大提升了76.2%。对比径向入口、切向入口与双径向进出口三种通道结构,径向入口通道的热流密度随着高度的增加,最大增幅为73.3%;切向入口通道的热流密度沿高度增幅为35.1%,但其在相同高度下的热流密度差异显著;双径向进出口通道的热流密度随着高度的增大先减小后增大,其增幅为40.5%;在换热能力方面,双径向进出口通道的换热功率与换热系数最高。研究可为熔盐空间堆斯特林加热器的设计提供一定的参考。

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14. 微型X射线管金刚石光学窗口性能的模拟研究
邢义强,赵剑锟,李蔚成,刘义保,刘薇,姜爽
核技术    2021, 44 (4): 40201-040201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040201
摘要123)   HTML8)    PDF(pc) (1382KB)(62)    收藏

以侧窗式微型X射线管为例,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,对金刚石光学窗口的最优厚度进行了模拟研究。以管压为50 kV、管电流为1.0 mA的X射线管工况为例的模拟结果表明:增加金刚石窗口厚度,可使银靶的Kα特征X射线有效透射比和峰总比不断提高;在最优厚度为2.0 mm的条件下,高能X射线有效透射比为154.5%,K系特征X射线的透射比为74.5%,峰总比为27.9%。与铍光学窗口相比,在保证特征X射线透射比T相等的前提下,金刚石光学窗口有更高的有效透射比和峰总比,可以替代传统铍作为微型X射线管的光学窗口。

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15. 基于确定论方法的液态燃料熔盐堆燃料管理程序开发及验证
虞凯程,程懋松,戴志敏
核技术    2021, 44 (4): 40603-040603.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040603
摘要122)   HTML8)    PDF(pc) (1451KB)(45)    收藏

由于熔盐堆液态燃料的流动、在线添料和后处理特性,现有的固态堆燃料管理程序不再适用于熔盐堆的燃耗计算分析。在自主开发的确定论节块法程序ThorCORE3D的基础上,耦合截面加工模块以及燃耗计算模块,开发了适用于液态燃料熔盐堆的燃料管理分析程序ThorNEMFM,以实现熔盐堆在线添料和裂变产物在线处理等功能。基于熔盐实验堆(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE)、熔盐增殖堆(Molten Salt Breeder Reactor,MSBR)和熔盐快堆(Molten Salt Fast Reactor,MSFR)算例对ThorNEMFM燃耗程序进行了验证。结果表明:ThorNEMFM计算结果与算例结果符合较好,ThorNEMFM适用于液态燃料熔盐堆的燃料管理计算分析。

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16. 微靶型X射线管不同靶材出射光斑对比研究
左卓, 何兴, 张松, 颜瑜成, 覃骏
核技术    2020, 43 (10): 100401-100401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100401
摘要120)   HTML5)    PDF(pc) (1070KB)(57)    收藏

针对半球、锥体、圆柱三种微形结构靶X射线管,利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟研究不同靶材料对微靶型X射线管出射光斑的影响,讨论不同靶材料和微靶结构对透射式微靶型X射线管的出射光斑尺寸的影响。结果表明:在电子入射能量为100 keV时,微锥形结构靶的光斑尺寸最小在150 μm左右,不同靶材料对靶后方出射光斑尺寸有明显影响,随着靶材原子序数增加,出射光斑尺寸开始时逐渐减小,但进一步的增加会使光斑尺寸有一定扩大,呈现抑制趋势;不同微靶结构对光斑尺寸影响与结构有明显关系,圆柱与锥体光斑尺寸差异达到30 μm。与传统的透射X射线管相比,在不需要强力电子聚焦设备的情况下,选择微锥形靶结构与银靶材料比采用圆柱钨靶的出射光斑尺寸减小17.93%,更小的光斑尺寸使得X射线成像的精度与准确性得到提高。

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17. 高能同步辐射光源插入件永磁体辐照退磁分析
刘平成, 刘琼瑶, 马忠剑, 张会杰, 阎明洋, 王庆斌
核技术    2020, 43 (10): 100101-100101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100101
摘要119)   HTML11)    PDF(pc) (1227KB)(48)    收藏

Nd2Fe14B永磁体是高能同步辐射光源插入件的核心构件,永磁体在高能电子加速器的混合辐射场中可能产生退磁的现象是高能同步辐射光源的一个重要问题。本文采用蒙特卡罗软件FLUKA模拟分析了Spring-8的电子直射Nd2Fe14B磁阵列的辐照损伤实验,建立了Nd2Fe14B磁阵列辐照剂量和退磁的关系。使用高能同步辐射光源(High Energy Photon Source, HEPS)波荡器插入件模型和恒流注入模式束流损失参数,计算了各个磁极受到的吸收剂量分布,分析了HEPS光束线站波荡器插入件的退磁情况。计算结果表明:插入件永磁体的退磁现象在入口处比较严重;插入件受到辐照剂量和束流损失的方式有很大关系,在52.5 nC电子直射损失在插入件入口、25.5 nC电子均匀损失在极板间隙的情况下,受辐照最严重的磁极运行2.1 a的辐照退磁可以达到5%,如果直射损失部分电子的比例变小,插入件的寿命会有一定程度的提高;在插入件入口处放置一定厚度的屏蔽材料或者增大极板间隙,能有效降低插入件内的吸收剂量。

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18. 时变工作点分析算法在上海光源的应用研究
杨星,赖龙伟,陈方舟
核技术    2020, 43 (12): 120101-120101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120101
摘要117)   HTML6)    PDF(pc) (2671KB)(53)    收藏

横向工作点是环形粒子加速器非常重要的特征参数之一,一般不随时间变化,可通过对束流逐圈位置数据做简单的谐波分析得到,但在某些特殊的物理过程中工作点会随时间变化,需要研究并优化时变工作点的算法。储存环注入后残余横向振荡阻尼衰减的过程中因Lattice的非线性效应可能会发生工作点漂移,研究时变工作点的分析算法并对上述物理过程进行分析,可以对储存环的非线性效应进行定量评估。本文首先对小波算法和基本频率的数值分析算法(Numerical Analysis of Fundamental Frequencies,NAFF)在时变工作点分析的适用性进行了分析,并比较了两种算法的性能。结果表明:两种算法均可以实现时变工作点的动态分析,但小波方法性能更好。然后采用小波方法对上海光源储存环注入期间工作点的飘移进行了定量分析,评估了上海光源不同运行周期非线性的强度变化。结果显示:其工作点的飘移在不同时期有不同的表现,总体上非线性效应有增强的趋势。

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19. 上海光源束团纯度测量系统的研制与应用
高波,赖龙伟,刘晓庆,曹珊珊,冷用斌
核技术    2021, 44 (3): 30101-030101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.030101
摘要116)   HTML16)    PDF(pc) (1562KB)(89)    收藏

上海同步辐射光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)目前正在进行二期线站工程建设,其中基于时间分辨的泵浦实验是线站工程的重要目标之一。高时间分辨率实验对于束团纯度的要求达到10-5量级以上,纯度测量是关键技术之一。然而传统基于束流位置测量探头的逐束团电荷量测量系统分辨率仅能到10-4量级。基于时间相关单光子计数技术,在原有同步光诊断线上建立了束团纯度在线测量系统。为了验证和提高系统的性能,设计了评估实验,同时对系统进行了优化。测试结果表明:搭建的束团电荷量纯度测量系统,分辨率在分钟量级可达到10-7量级。利用系统的高时间和纯度测量分辨率能力的优势,进行了束团纵向分布测量应用的探索,并对储存环的填充模式对束团纯度的影响进行了研究。

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20. 中国先进研究堆启动临界外推优化研究
冉怀昌,甄建霄,李建龙,葛艳艳,王玉林
核技术    2020, 43 (12): 120602-120602.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120602
摘要115)   HTML2)    PDF(pc) (836KB)(51)    收藏

中国先进研究堆(China Advanced Research Reactor,CARR)长时间停堆后重新启动需进行临界外推,重水光激中子既是反应堆启动中子源,也是探测器本底。外推过程中,本底使外推曲线呈“凸”状,使外推的临界棒位均大于实际临界棒位,这样的外推过程是危险的。曲线拟合的方法可以得到探测器中子本底值和反应堆临界棒位,采用拟合得到的本底值来修正外推临界棒位,使外推结果明显改善,修正的外推棒位基本上满足实验棒位和探测中子计数倒数线性关系。同时,拟合得到的临界棒位也是反应堆临界棒位的重要参考值。在外推过程中,随着数据的增多,修正的临界棒位越来越接近临界棒位,曲线拟合得到的临界棒位值偏离也越来越小,明显改善了外推过程。

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21. 多能量γ射线源屏蔽下活度估算方法研究
熊茂淋, 张庆贤, 张建, 杨津, 葛良全, 孙坤
核技术    2020, 43 (11): 110203-110203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.110203
摘要113)   HTML6)    PDF(pc) (1961KB)(99)    收藏

在同位素放射源检查或“孤儿源”处理中,为了能够及时、准确地处理放射源,需要现场快速估计放射源活度。但当屏蔽体厚度未知时,快速确定放射源活度存在困难。基于γ射线在物质中衰减系数与能量之间的关系,研究屏蔽下多特征能量点状γ射线源的活度估算方法,分别对测量目标特征γ射线能量选取原则,探测器位置偏差和统计涨落对活度定量结果的影响进行了讨论,总结了常见多特征能量γ射线源的可选射线能量与可分析的屏蔽厚度。实验验证结果表明:估算的屏蔽厚度与实际厚度的相对误差小于4%,估算活度与实际活度的相对误差小于5%。本文所提方法能够应用于放射源检查或者“孤儿源”处理。

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22. 基于Zynq-7000的千兆以太网传输系统设计与实现
杨振雷,刘承敏,青先国,朱宏亮,包超,蒋天植,喻恒,李进,罗庭芳,袁航,单伟
核技术    2021, 44 (2): 20401-020401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020401
摘要113)   HTML5)    PDF(pc) (1748KB)(171)    收藏

随着核仪控系统的复杂性、集成度和数据量的不断增加,传统的控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)或外围设备互连(Peripheral Component Interconnect,PCI)等数据总线在一定程度上已难以满足数据快速传输需求。本文基于美国Xilinx公司Zynq-7000型片上系统(System on Chip,SoC)设计和实现了基于用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)的千兆以太网传输系统。首先,对UDP千兆以太网传输系统的实现方式进行了详细描述;然后,采用仿真工具ModelSim对系统方案可行性进行了仿真验证;最后,基于Xilinx的开发板ZC706对系统方案进行了具体实现和功能性能验证。验证结果表明:UDP传输速度最高可以达870 Mbps,能够满足绝大多数核仪控系统的实际传输需求。

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23. 小型氦氙冷却反应堆关键参数初步研究
胡文桢, 邓坚, 刘晓晶, 李仲春, 薛冰
核技术    2021, 44 (1): 10601-010601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010601
摘要112)   HTML3)    PDF(pc) (1326KB)(71)    收藏

使用氦氙混合气体作为冷却剂结合布雷顿热电转换系统的快中子增殖堆是未来空间核动力的发展趋势。为了提高系统效率、减小系统质量,许多学者开展了空间反应堆参数设计研究,但少有涉及氦氙冷却反应堆。本文的研究内容是小型氦氙冷却反应堆关键参数的设计。通过Fortran 95语言编程构建单通道、一次表面回热器等部件模型,建立热力系统程序。采用淹没次临界反应堆基本参数进行程序验证,并通过单个参数的敏感性分析来确定关键参数范围。结果表明:回热器对系统效率和系统质量的影响最大,压气机压比超过1.52之后再增大压比对系统质量的影响较小。本研究为小型氦氙冷却反应堆的设计提供了参考。

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24. 基于位置敏感半导体光电器件的同步辐射光斑位置检测
孟楠,曾建荣,李中亮,边风刚
核技术    2020, 43 (12): 120102-120102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120102
摘要112)   HTML7)    PDF(pc) (2132KB)(58)    收藏

同步辐射的光斑位置及强度的稳定性对实验尤为重要,光束稳定性的定量评测是目前光束线站实验中需要解决的一个关键问题。二维Pin-cushion型光电位置灵敏探测器(Position Sensitive Detector,PSD)可同时检测两个方向的光斑位置变化和光斑尺寸,且便于安装和使用。对于5.9 mm×2.0 mm的矩形光斑开展实验研究,获得探测器中心位置水平和垂直方向的分辨率分别达到1.5 μm和1.4 μm。利用该探测器的输出电流值,可同时监测光通量的变化,信噪比RSN可达4.3×106。该微型探测器能有效满足光束线站光斑位置、光斑尺寸和光通量的监测需求。

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25. 多路激光在高能同步辐射光源磁铁预准直实验单元中的应用
张泽斌, 门玲鸰, 辛洪兵, 董岚, 卢尚, 梁静, 李波, 王小龙, 罗涛, 王铜, 马娜, 何振强, 柯志勇, 韩圆颖, 闫路平
核技术    2021, 44 (1): 10101-010101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010101
摘要109)   HTML13)    PDF(pc) (1310KB)(61)    收藏

高能同步辐射光源(High Energy Photon Source,HEPS)储存环主体有288个预准直单元,由于设计单元中磁铁孔径变小,导致磁铁定位精度要求较以往项目高3~5倍。为提高磁铁预准直的精度,将多路激光干涉测量系统与磁铁预准直技术相结合,探索预准直实验中单元磁铁的多路激光高测量精度和高定位精度。模拟了两种常用多路激光布局方案对磁铁预准直精度的影响,然后利用MATLAB仿真软件,以被测目标点处标准差最小为目标对“三高一低”布局方案进行优化,最终采用4台Leica AT960激光跟踪仪,通过实验验证得到在12.1 m×5.97 m×3 m空间范围内被测目标点的标准差小于10 μm,且精度对比单台激光跟踪仪有明显提高,基本满足实验工作条件,初步达到设计要求。

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26. 一种固定式惰性气体监测装置的研制
胡昌立, 盖文佳, 任才, 王巨智, 江灏, 万新峰, 代传波, 王东芹, 孙光智
核技术    2020, 43 (10): 100402-100402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100402
摘要108)   HTML5)    PDF(pc) (1215KB)(55)    收藏

随着福岛核事故以后,我国核电主管部门对正在运行核设施的安全管理提出了新要求。核电站事故会产生多种放射性惰性气体,为此研制了一种专门应用于核电站区域厂房惰性气体监测装置,以对核辐射监测与防护系统的安全分析和应急措施提供新的辅助手段。本装置采用流气式差分探测组件和就地处理显示单元相结合,将相关的探测装置、过滤装置、气体传感仪表(流量计、压力计)、取样管路、阀门(截止阀和调节阀)、取样接头及各种组件统一安装在整体固定式设备台架上。在保证设备放射性惰性气体监测装置功能和优化测量指标的基础上,缩小了设备占用空间和整体重量,同时集成式布置便于维护和管理,与同类设备相比,该装置性能指标更加优异、体积更小、重量更轻。采用本研究装置可以更好地快速准确监测环境中放射性惰性气体的活度浓度,及时发现核电站内放射性气体的泄漏事件,确保核电站的安全运行和现场人员的辐射安全。

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27. 辐射接枝交联制备海藻酸钠系高吸水树脂
叶枫,谷雨,韩斐,徐晓,黄晨,马琳,丁仁浩,马红娟,李景烨
核技术    2020, 43 (12): 120301-120301.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120301
摘要107)   HTML14)    PDF(pc) (1499KB)(214)    收藏

高吸水树脂是一种新型高分子材料,可以遇水溶胀,吸收多于自身体积百倍以上的水分形成水凝胶,可用于医用材料、堵漏材料、保水治沙等方面。以海藻酸钠(Sodium Alginate,SA)为原料,丙烯酸(Acrylic Acid,AA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(N,N-methylene Bisacrylamide,MBA)为交联剂,通过共辐射接枝的方法制备具有三维空间网络结构的海藻酸钠系高吸水树脂SA-g-AA。利用红外光谱、热重分析、扫描电镜对制得的水凝胶化学结构及表面形貌进行了表征。研究结果表明:当温度为65 ℃,吸收剂量为5 kGy,AA与SA质量比为5:1,交联剂MBA用量为1.25 wt%,AA中和度为75%的反应条件下,制得的海藻酸钠系高吸水性树脂的吸水率达到579.8 g?g-1。材料重复吸水7次后,其吸水效果能保持初始吸水率的92.5%。材料达到饱和吸水状态后保水时间最长达到15 d。该高吸水材料制备工艺简单,在保水治沙等领域有着潜在的应用前景。

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28. 空间中子探测器能量响应仿真分析及验证
文轩,安恒,杨生胜,王鷁,常思远,高欣,王俊,张晨光,冯展祖
核技术    2020, 43 (12): 120401-120401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120401
摘要107)   HTML4)    PDF(pc) (1816KB)(72)    收藏

空间中子会对在轨航天器的电子系统造成损伤,并可能对执行任务宇航员的生命安全造成严重威胁。准确分析空间的中子环境特性,是保障航天器抗辐射加固设计合理和宇航员生命安全的前提。基于Fluka软件利用蒙特卡罗的方法模拟、分析、设计了基于塑料闪烁体的复合结构中子探测器,从探头尺寸、结构位置、探测效率、反符合结构等方面进行了仿真分析,确定了探测器的0.5 mm、3 mm梯度复合结构,并利用14~25 MeV的单能中子进行了试验验证。结果表明:设计的探测器可用于空间站舱内中子环境以及近地空间中子探测,能够为后续的工程载荷设计提供理论和技术支持。

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29. 刊误:用于软X射线探测器标定的X射线二次多靶源
祝宇轩,王于仨,陈勇,崔苇苇,王昊,张子良,王皓迪,侯懂杰,赵晓帆,虞年,赵子健,陈灿
核技术    2021, 44 (6): 60701-060701.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.050402
摘要107)   HTML10)    PDF(pc) (275KB)(75)    收藏
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30. 低电平系统中C波段时钟本振的设计及测试
肖诚成, 尹哲, 张俊强, 顾强
核技术    2021, 44 (1): 10201-010201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010201
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上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)的直线加速器工作频率为5 712 MHz。在低电平系统中,C波段的微波采样信号经过与5 686.556 MHz的本振信号混频后下变频为26.444 MHz的中频信号,之后由频率为105.778 MHz的时钟信号进行四倍频采样。为了保证低电平系统的整体性能达到SXFEL的物理设计需求,对应用于SXFEL低电平系统中的时钟本振设备进行了设计,并选取了适当的分立器件模块进行设备的组装制造。对时钟信号和本振信号的相位抖动积分,以及时钟本振设备中可能对温度敏感的非线性模块:分频器和倍频器的温度控制进行了实验测试,结果表明:时钟本振设备输出的时钟信号和本振信号的相位稳定性都能很好地满足SXFEL理论设计中对低电平系统的要求,达到了国际同类装置的先进水平。同时,长时间的相位波动可以通过温度控制装置得到明显的平滑和改善。

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31. 基于改进型灰狼算法的γ能谱解析应用研究
刘薇,赵剑锟,刘义保,李蔚成,邢义强
核技术    2021, 44 (4): 40204-040204.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040204
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针对传统γ能谱解析存在时间长、步骤多、精度低等缺点,在定性分析的基础上提出了一种改进型灰狼算法的γ能谱解析方法。采用基于倒S型曲线的收敛因子,保持算法全局搜索与局部搜索之间的平衡,解决了灰狼算法易陷入局部最优的问题;引入逐维更新策略,提高了寻优的精度和效率。对土壤标准源和马林杯标准源进行测量实验,结果证明:改进后的灰狼算法对多核素混合γ能谱解析效果较好,解析速度相较原始灰狼算法提升了近59%,土壤标准源中所有核素解析误差均可控制在±10%,8种核素平均绝对误差在4%以内;马林杯标准源中除226Ra和235U外,其他核素误差均小于10%,8种核素平均绝对误差在7%以内。

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32. 氙同位素β-γ符合谱解谱中气体本底扣除方法改进
张新军, 王世联, 贾怀茂, 李奇, 石建芳, 樊元庆, 赵允刚
核技术    2020, 43 (11): 110202-110202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.110202
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β-γ符合测量是全面禁止核试验条约(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty, CTBT)放射性核素核查惰性气体氙活度检测的一种重要技术手段。为消除“记忆效应”对样品测量的干扰,β-γ符合能谱的解谱算法——符合净计数计算法(Net Count Calculation Method,NCC)系统性扣除由“记忆效应”产生的气体本底计数,但对于残留氙同位素少的气体本底,由于统计涨落,计算得到的气体本底净计数可能出现负值,从而导致氙同位素活度计算错误,甚至出现误识别。针对符合净计数计算法中系统性扣除气体本底存在的问题,提出了扣除气体本底的判断条件并对符合净计数计算法进行了改进,能够将131Xem133Xem133Xe和135Xe等4种氙同位素的误识别数目分别减少63%、68%、72%和26%,并提高放射性活度浓度计算的准确性。

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33. 屏蔽材料γ射线积累因子的MCNP模拟
杨体波,王敏,范新洋,廖光辉,代光明
核技术    2021, 44 (3): 30503-030503.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.030503
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在γ射线的屏蔽设计中,选择合适的积累因子对屏蔽效果至关重要。目前,在设计屏蔽材料时,使用单层材料时考虑了轫致辐射的影响,而使用复合材料时并没有考虑。为了提高屏蔽厚度计算的准确性,在考虑轫致辐射的情况下,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对单层材料、多层组合材料的积累因子进行研究,模拟了不同γ射线能量和不同屏蔽材料厚度时的积累因子,同时对有无轫致辐射时积累因子的差别进行了对比。结果表明:对于单层材料和组合材料,轫致辐射对积累因子的贡献在低能和薄屏蔽厚度时较低,在高能和高屏蔽厚度时比较明显;积累因子随γ射线能量的增加呈现出下降的趋势,随着屏蔽厚度的增加呈现出增加的趋势。为实际情况中高能γ射线的屏蔽设计提供了积累因子的参考值以及计算方法。

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34. 波纹场和新经典撕裂模对托卡马克中快离子输运影响的数值模拟研究
刘锦,陈嘉盈,常悦悦,詹研,虞立敏
核技术    2021, 44 (2): 20201-020201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020201
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托卡马克是一种可能的受控核聚变实施方案,粒子输运在维持核聚变反应的进程中起着重要作用。使用导心运动代码ORBIT,针对波纹扰动和2/1新经典撕裂模(Neoclassical Tearing Mode,NTM)对圆截面托卡马克氘离子输运的影响开展了详细的数值模拟研究,同时计算了损失粒子的相空间分布。结果表明:粒子的损失随其初始位置和投射角(v// /v)变化而改变,远离磁轴、接近最外层磁面的粒子损失率高;NTM主要造成通行粒子损失,波纹场主要造成捕获粒子损失,而同时具有这两种扰动情况下的粒子损失接近于其单独作用造成损失之和;波纹场会显著增加捕获粒子的环向角动量扩散而不影响通行粒子,NTM主要对通行粒子的环向角动量扩散有影响。粒子损失基本不受NTM频率改变而变化,而其环向角动量扩散则随NTM频率变化而变化。

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35. 2 MW熔盐实验堆钍利用与转化特性研究
陈鹏, 周波, 严睿, 邹杨
核技术    2020, 43 (10): 100602-100602.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100602
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熔盐堆是钍资源核能利用的理想堆型,而燃料的钍(Th)含量会影响堆中子学特性和钍铀转换性能。基于MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)和MOBAT(burnup code coupled with MCNP and ORIGEN2 using BATch language)程序分析了2 MW(热功率)熔盐实验堆不同Th添加量满功率运行300 d的钍铀转换及堆中子学特性。结果表明:Th消耗率随添加量增加而减小。Th转化率随Th添加量增加而增大,但增长率逐渐减小。233Th浓度达到最大值的速率与Th的质量呈线性关系,233Pa与233Th的变化趋势一致。Th装量越高,生成的233U的浓度也越高,233U的积累量随运行时间不断增加。Th装量越大,需添加的235U越多,135I浓度增加会增加Xe的平衡浓度。Th装量越大,中子能谱越硬,233U产量越高,意味着在快中子能谱下更易实现转换或增殖。80 kg Th运行4 d即可满足放化检测限。基于钍铀转化数据、反应性需求、放化检测限等因素综合考虑,实验堆可开展几十至百公斤级的Th利用与钍铀循环验证实验。

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36. 地面模拟空间电子环境束流均匀化设计
王常强,向益淮,李金海,杨京鹤
核技术    2020, 43 (12): 120201-120201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120201
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通过在地面建设装置来模拟空间高能电子环境,能够有效地对航空航天器件在地外空间遭遇电子引起的相关效应进行研究。在模拟装置中,高能电子由电子直线加速器提供,其输出束斑大小为毫米量级,而模拟试验需要大面积且非常均匀的电子辐照环境,所以需要通过一段束流输运线处理,使束流同时满足辐照面积和均匀性要求。本项目的模拟装置空间紧凑,束流输运线短,辐照面积大,利用单一的二维扩束均匀化方案无法实现,因此采用了一种扫描加扩束的方案。根据输运线入口和出口束流参数要求,设计将螺线圈、α-磁铁、扫描磁铁、四极磁铁、聚焦六极磁铁等元件组合使用。通过元件参数匹配和束流校正,使不同能量的电子束在辐照平面处满足辐照面积和均匀度的要求。利用束流跟踪软件仿真计算了0.5 MeV、2.5 MeV和5 MeV束线,束流在不同辐照面积的均匀度均优于90%,满足指标要求。

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37. 质子治疗机房中次级中子反射分布的模拟研究
李想,高宇楠,高韩,闫聪冲,汤薇,孙亮
核技术    2021, 44 (2): 20203-020203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020203
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100~250 MeV的质子治疗机房的复杂次级辐射中,中子是屏蔽设计的重点。目前多采用混凝土内嵌入铁板以降低中子透射,但这样会造成显著的中子反射(即朝向患者方向)。使用蒙特卡罗方法探究245 MeV质子治疗机房中铁板的不同嵌入深度对次级中子反射分布的影响,并使用ICRP(International Commission on Radiological Protection)116号报告给出的中子外照射剂量转换系数评估患者受到的有效剂量。结果显示:主屏蔽墙对机房内次级中子的反射贡献大于95%,铁板嵌入深度为0(裸露在机房内)时机房外辐射剂量水平最低,但患者在AP(Antero-posterior)、PA(Posterior-anterior)、LAT(Lateral)三种照射方式下由反射中子造成的有效剂量率最高,分别为1.99 μSv?s-1、1.37 μSv?s-1和1.00 μSv?s-1;随着铁板嵌入深度增加,反射中子造成的有效剂量率逐渐降低,但趋势越来越缓慢。在机房屏蔽设计时需要考虑这一特征。

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38. 核素氚导出空气浓度控制限值的发展及其应用研究
吴友朋,温伟伟,程金星,王庆波,于艾,高鑫,耿志强
核技术    2021, 44 (2): 20602-020602.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.020602
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氚是核设施运行过程中释放的放射性物质之一,对人体的内照射危害不仅与其活度有关,而且与氚的化学形态、摄入途径密切相关。针对目前国内涉及氚的控制标准较多,氚化水(HTO)与元素氚(HT)的控制限值均存在不一致的问题,梳理分析了氚浓度控制限值的发展及相关标准的制定依据。根据我国现行辐射防护有关标准,结合国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)和国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)出版物中最新的核素氚生物剂量学参数,重新计算了氚的导出空气浓度(Derived Air Concentration,DAC)与水中活度浓度的控制限制值,以期为辐射防护管理标准制定提供参考,并对控制限值的适用对象进行了明确的区分,控制限值的适用对象是人而非设施设备。

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39. Ptnc-FeOx界面作用提升Pt团簇催化CO氧化性能
刘成勇, 黄莉, 宋雪洋, 贺文雪, 王思宇, 龙志鑫, 孙治湖, 韦世强
核技术    2021, 44 (1): 10103-010103.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010103
摘要96)   HTML12)    PDF(pc) (2177KB)(58)    收藏

金属-氧化物界面作用对于调节金属催化剂的电子结构、提升催化剂的催化活性和稳定性起到重要影响,在纳米催化研究领域受到广泛关注。利用尿素沉积沉淀法合成了与FeOx形成界面作用的负载型Pt团簇(Ptnc,尺寸为(1.4±0.2) nm),它表现出相对单金属Ptnc催化剂显著提升的CO催化氧化活性。与具有类似Pt负载量的Pt/SiO2相比,Ptnc-FeOx/SiO2催化剂在同等条件下催化CO氧化的完全转化温度从180 °C大幅降低至90 °C,表观活化能从60 kJ·mol-1降低到19 kJ·mol-1,并具有高出20倍的转换频率(Turnover Frequency,TOF)。采用同步辐射X射线吸收谱学技术、原位漫反射傅里叶变换红外光谱、球差电镜等多种表征手段,对Ptnc-FeOx之间的界面相互作用进行了探讨。结果表明:Ptnc与FeOx之间通过形成的Pt-Fe金属键发生了从Fe向Pt的电荷转移,从而降低了Ptnc的d带中心位置,减弱了CO在Ptnc表面的吸附强度,有助于实现催化活性和反应动力学速率的提升。

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40. 基于RELAP5/FLUENT耦合程序的熔盐堆反应性引入瞬态分析
何帆,蔡翔舟,郭威,何龙,崔蕾
核技术    2021, 44 (3): 30601-030601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.030601
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熔盐堆具有良好的中子经济性、固有安全性和可在线换料等特点。以石墨慢化通道式熔盐堆(Molten Salt Reactor,MSR)为研究对象,基于RELAP5/FLUENT耦合程序,建立了熔盐堆一回路模型,并在熔盐堆堆芯分别引入0.000 1、0.000 2和0.000 5反应性的情况下进行瞬态分析。结果表明:在堆芯反应性引入下,由于堆芯负的温度反应性,堆芯内最高温度和熔盐出口温度远低于安全允许限值,验证了熔盐堆具有良好的应对反应性引入事件的能力。

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