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2020年, 第43卷, 第10期
 刊出日期:2020-10-15

上一期      
同步辐射技术及应用
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
2020 (10):  100101-100101.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100101
摘要 ( 18 )   HTML ( 4 )   PDF(1227KB) ( 11 )  

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。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
加速器技术、射线技术及应用
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
2020 (10):  100201-100201.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100201
摘要 ( 26 )   HTML ( 1 )   PDF(2206KB) ( 28 )  

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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双探测位置螺旋γ扫描技术研究
唐新海, 顾卫国, 杨桧, 王德忠
2020 (10):  100202-100202.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100202
摘要 ( 11 )   HTML ( 1 )   PDF(1339KB) ( 6 )  

为了解决螺旋γ扫描技术(Helical Gamma Scanning, HGS)在放射性核素不均匀分布时测量精度差的问题,提出了基于双探测位置测量的螺旋γ扫描技术(Two-measurement Position Helical Gamma Scanning,THGS)。THGS在HGS的基础上,增加了一个偏心位置的螺旋扫描测量,由两个位置的计数率比值,确定放射性废物桶内放射源的等效半径,重建其活度。通过数值计算方法,模拟三种放射性核素在400 L放射性高密度废物桶中的重建过程,验证了THGS重建结果的准确性。结果显示:HGS对高密度400 L废物桶内单线源的最大重建误差超过400%,而THGS的重建误差控制在50%以内。采用双探测器测量,THGS的测量时间与HGS一样。整体而言,THGS适用于高密度400 L放射性废物桶的测量。

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核电子学与仪器
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
2020 (10):  100401-100401.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100401
摘要 ( 24 )   HTML ( 1 )   PDF(1070KB) ( 8 )  

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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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
2020 (10):  100402-100402.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100402
摘要 ( 20 )   HTML ( 1 )   PDF(1215KB) ( 16 )  

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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核物理、交叉学科研究
空间辐射粒子LET谱探测技术及设计分析
安恒, 文轩, 李得天, 王鹢, 李存惠, 杨生胜, 秦晓刚, 王俊, 张晨光, 曹洲
2020 (10):  100501-100501.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100501
摘要 ( 12 )   HTML ( 1 )   PDF(2049KB) ( 4 )  

准确探测空间辐射粒子的线性能量传输(Linear Energy Transfer,LET)谱对长时间的空间任务(如登月计划及空间站运行等)起着重要的作用,通过实时监测空间辐射粒子的LET谱,能够获得剂量当量等有效参数,为载人航天任务的宇航员生命安全以及空间天气变化的准确预判提供有力数据输入。设计基于硅微条半导体的多叠层望远镜结构探测器,以实现LET谱在0.01~100 MeV·cm2·mg-1内的探测。基于重离子在半导体材料中的LET谱,结合仿真分析数据,设计的探测器可为后续空间站以及登月任务中的粒子探测载荷的设计与研制提供技术参考,也可为航天器在轨飞行安全预警提供必需的数据输入。

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石墨烯优化固体聚合物电解质电解法分离氢同位素的模拟分析
卫飞, 唐方东, 刘佳煜, 忻智炜, 曾友石, 楚鑫新, 刘卫
2020 (10):  100502-100502.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100502
摘要 ( 8 )   HTML ( 0 )   PDF(2149KB) ( 5 )  

石墨烯作为一种新型的高选择渗透膜材料,有望提升固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)电解法对氢同位素的分离效果。本研究将石墨烯与SPE电解法中的质子交换膜结合,探究了石墨烯对氢同位素分离性能的影响。基于B3LYP/6-31G(d)理论,采用Gaussian 09软件计算了石墨烯模型对质子的穿透势垒,同时考虑零点振动能的影响,得到了石墨烯对氢同位素离子的分离系数。计算结果表明:石墨烯模型对H+/D+和H+/T+的分离系数分别为12.4和37.5(293 K);几何结构的优化、缺陷的存在会降低质子的穿透势垒,并且Stone-Wales缺陷的存在会提升分离效果。因此,石墨烯能够有效提高SPE电解法对氢同位素的分离系数,有望推动建立真正高效的氢同位素分离技术。

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核能科学与工程
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
2020 (10):  100601-100601.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100601
摘要 ( 24 )   HTML ( 3 )   PDF(2218KB) ( 31 )  

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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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
2020 (10):  100602-100602.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100602
摘要 ( 25 )   HTML ( 4 )   PDF(1889KB) ( 8 )  

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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多电磁工况下的CFETR中窗口电磁结构耦合分析
裴坤, 王明, 鲁明宣, 陆坤
2020 (10):  100603-100603.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100603
摘要 ( 11 )   HTML ( 0 )   PDF(1484KB) ( 2 )  

中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)是中国自主设计研发的全超导托卡马克装置,其目的是解决国际热核聚变实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)和聚变示范堆(DEMO)之间的物理与工程技术问题。诊断窗口是CFETR装置中一个关键部件,通过其内部安放的诊断系统可实现装置运行参数监测及反馈控制。由于诊断窗口靠近等离子体区域,电磁工况发生时在部件上感应产生的巨大电磁载荷将影响装置的结构稳定性。为了研究不同电磁工况时赤道面中窗口(Equatorial Diagnostic Port Plug,EDPP)上产生的电磁载荷,首先,根据CFETR诊断系统要求,完成了EDPP的概念设计;然后,利用商用有限元分析软件ANSYS,完成了10 MA等离子体在线性和指数两种工况下的电磁载荷评估。此外,还探讨了EDPP整体式和分布式两种方案设计对电磁载荷分布的影响。结果表明:整体式和分布式模型上产生的最大应力均小于10 MPa,满足设计要求。两种方案设计均表现出线性破裂产生的电磁载荷大于指数破裂。

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钍基气冷快堆中233U239Pu的增殖性能研究
韩冬, 邹春燕, 蔡翔舟, 陈金根
2020 (10):  100604-100604.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100604
摘要 ( 17 )   HTML ( 1 )   PDF(1203KB) ( 10 )  

气冷快堆作为第四代核能系统国际论坛选定的堆型之一,兼具高温气冷堆和快堆的优势,有较高的增殖性能,理论上有高增殖率和短燃料倍增时间等特性。采用SCALE6.1程序中的TRITON模块,使用不同易裂变核素启动钍基气冷快堆并进行燃耗分析,研究燃耗过程中易裂变核素的演化特性。首先分析增殖比和易裂变核素随燃耗变化,并针对气冷快堆特性进行易裂变核素增殖性能的加权分析,获得加权后的增殖增益;然后对比使用增殖比和加权的增殖增益两种不同评价方法时倍增时间的差异;最后使用等效启堆方法对倍增时间进行优化分析。结果表明:分析不同易裂变核素加权后的增殖性能以及等效消除质量差异后的倍增时间,可以更准确描述快堆增殖特性,可以为钍基气冷快堆的换料方案提供参考。

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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
2020 (10):  100605-100605.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100605
摘要 ( 16 )   HTML ( 1 )   PDF(1069KB) ( 16 )  

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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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414)      PDF(pc) (6093KB)(6165)    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204)      PDF(pc) (1792KB)(4803)    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406)      PDF(pc) (1625KB)(3492)    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. 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438)      PDF(pc) (1946KB)(3250)    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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5. 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473)      PDF(pc) (677KB)(3001)    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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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351)      PDF(pc) (1225KB)(2947)    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. 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497)      PDF(pc) (1714KB)(2756)    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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8. 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1035)      PDF(pc) (1146KB)(2748)    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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9. 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658)      PDF(pc) (913KB)(2678)    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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10. 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432)      PDF(pc) (1105KB)(2642)    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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11. 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412)      PDF(pc) (1953KB)(2475)    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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12. 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891)      PDF(pc) (2109KB)(2428)    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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13. 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418)      PDF(pc) (1691KB)(2415)    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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14. 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491)      PDF(pc) (473KB)(2406)    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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15. 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543)      PDF(pc) (1612KB)(2401)    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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16. 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465)      PDF(pc) (569KB)(2376)    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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17. 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457)      PDF(pc) (732KB)(2368)    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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18. 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289)      PDF(pc) (273KB)(2362)    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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19. 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524)      PDF(pc) (784KB)(2341)    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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20. 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430)      PDF(pc) (2256KB)(2297)    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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21. 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456)      PDF(pc) (579KB)(2250)    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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22. 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440)      PDF(pc) (1674KB)(2245)    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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23. 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310)      PDF(pc) (1384KB)(2221)    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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24. 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459)      PDF(pc) (658KB)(2218)    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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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240)      PDF(pc) (5349KB)(2201)    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. 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546)      PDF(pc) (704KB)(2188)    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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27. 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749)      PDF(pc) (911KB)(2162)    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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28. 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247)      PDF(pc) (3938KB)(2149)    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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29. 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799)      PDF(pc) (716KB)(2130)    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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30. 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618)      PDF(pc) (4976KB)(2097)    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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31. 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356)      PDF(pc) (1552KB)(2096)    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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32. 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338)      PDF(pc) (3229KB)(2073)    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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33. 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418)      PDF(pc) (2008KB)(2069)    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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34. 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433)      PDF(pc) (5036KB)(2063)    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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35. 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457)      PDF(pc) (1254KB)(2025)    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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36. 沙尘暴对上海大气颗粒物中S、Cl、Ca化学种态的影响
龙时磊,刘 可,曾建荣,曹玲玲,包良满,林 俊,李 燕,马陈燕
核技术    2013, 36 (10): 100101-100101.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100101
摘要218)      PDF(pc) (2372KB)(2018)    收藏

为研究沙尘暴对上海大气颗粒物化学组成的贡献,本文连续采集了沙尘暴前、中、后期的颗粒物样品,使用同步辐射XRF以及XANES技术解析样品颗粒物中元素浓度以及S、Cl、Ca化学组成在沙尘暴过程中的变化。元素浓度变化结果显示,大气颗粒物样品地壳元素(Si、Al、Ca、K、Mg、Fe、Ti)随沙尘暴的到来大幅度增加,但是本地污染元素(S、Zn、Pb、Cu、V、Cr、As)却由于沙尘暴的“清洁”作用而降低。沙尘暴前后颗粒物样品中S元素主要以(NH4)2SO4的形式存在,Cl元素主要以有机氯的形式存在,而Ca元素主要以石膏形式存在。而沙尘暴期间的样品S元素主要存在形式是石膏(CaSO4?2H2O),Cl元素存在形式是有机氯及无机氯(–1价),Ca元素主要存在形式是CaCO3。结合后向轨迹,无机氯的来源可能是沙尘暴沿途(海面)携带的海盐成分,而石膏则是沙尘中富含的CaCO3在传输途中与SO42?发生反应形成的。沙尘暴不仅给上海大气颗粒物带来了丰富的地壳颗粒物,而且沿途携带颗粒物,使得原本滞留的颗粒物随着沙尘暴输送到上海大气环境中,沙尘颗粒在传输过程中还会与当地污染颗粒物发生化学反应。

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37. 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342)      PDF(pc) (905KB)(2007)    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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38. 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301)      PDF(pc) (1144KB)(1994)    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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39. 哑铃状纳米金的合成及其光吸收效应的研究
沈建磊,徐 艳,李 昆,宋世平,樊春海
核技术    2013, 36 (6): 60501-060501.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.060501
摘要248)      PDF(pc) (9293KB)(1987)    收藏

通过在DNA组装的纳米金棒上实现金的再生长,我们合成了一种哑铃状的复合金纳米结构。通过紫外-可见吸收发现,该结构在较小的尺寸下,表现出良好的近红外吸收特性,这为进行深层组织光热治疗提供了一种良好的载体。另外,通过改变还原剂与氯金酸的比率及还原剂的种类,可以得到金棒两端生长“刺状突起”和“海胆状”金纳米结构。由于这两种结构具有较大的比表面使其在表面增强拉曼和金属催化等方面具有潜在的应用;同时该结构可用于包裹标记同位素作为放射性药物进入细胞或体内的载体。

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40. 环氧树脂基耐高温中子屏蔽复合材料的研究
姜懿峰,栾伟玲,张晓霓,韩延龙,孙 柯
核技术    2015, 38 (12): 120202-120202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120202
摘要408)      PDF(pc) (782KB)(1948)    收藏
针对核电站内高放射性、高湿热、强腐蚀的恶劣物化环境,设计制作了一种新型耐高温环氧树脂基中子屏蔽复合材料。该材料以AFG90-H环氧树脂为基体,在42 kGy辐照环境下,其玻璃化转变温度可达262 oC,弯曲强度仅下降1.63%,中子屏蔽性能明显优于常见高密度聚乙烯(High density polyethylene, HDPE)、石蜡、6002环氧树脂(Epoxy resin, EP)等材料。加入B4C颗粒后,材料中子屏蔽性能和耐高温力学性能得到显著提升,且耐酸碱腐蚀性能保持不变。综合实验表明,该复合材料具有耐高温、耐辐射、耐酸碱腐蚀等优点,且密度小,适合作为移动式探测设备中子屏蔽防护层使用。
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1. 中国极化电子离子对撞机计划
曹须, 常雷, 畅宁波, 陈旭荣, 陈卓俊, 崔著钫, 戴凌云, 邓维天, 丁明慧, 龚畅, 桂龙成, 郭奉坤, 韩成栋, 何军, 黄虹霞, 黄银, 李德民, 李衡讷, 李民祥, 李学潜, 梁羽铁, 梁作堂, 刘国明, 刘杰, 刘柳明, 刘翔, 罗晓峰, 吕准, 马伯强, 马伏, 马建平, 马余刚, 冒立军, 平加伦, 秦思学, 任航, 申国栋, 史潮, 宋勤涛, 孙昊, 王恩科, 王凡, 王倩, 王荣, 王睿儒, 王涛峰, 王伟, 王晓玉, 王晓云, 吴佳俊, 吴兴刚, 肖博文, 肖国青, 谢聚军, 谢亚平, 邢宏喜, 徐瑚珊, 许怒, 徐书生, 鄢文标, 闫文成, 闫新虎, 杨建成, 杨一玻, 杨智, 姚德良, 尹佩林, 詹文龙, 张建辉, 张金龙, 张鹏鸣, 张肇西, 张振宇, 赵红卫, 赵光达, 赵强, 赵宇翔, 赵政国, 郑亮, 周剑, 周详, 周小蓉, 邹冰松, 邹丽平
核技术    2020, 43 (2): 20001-020001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020001
摘要1345)   HTML93)    PDF(pc) (5822KB)(879)    收藏

轻子散射实验是探索核子与原子核结构的理想工具。中国电子离子对撞机(Electron Ion Collider in China,EicC)建议书设想在已开建的强流重离子加速器装置(High Intensity heavy ion Accelerator Facility,HIAF)的基础上,升级质子束流为20 GeV的极化束流,并建造2.8~5 GeV极化电子束流,从而实现质心系能量为15~20 GeV的双极化电子-离子对撞。EicC设计的亮度为(2~4)×1033 cm-2?s-1,质子束流极化率达到70%,电子束流极化率达到80%。该装置除了能提供极化轻离子束流(例如:氦-3)外,也可产生非极化重离子束流(碳-12 ~铀-238)。EicC将聚焦核子海夸克部分子结构、原子核物质结构与性质、奇特强子态三个方面的物理研究。高亮度、高精度的对撞机有助于精确地测量核子结构函数并对核子进行三维成像,揭示强相互作用的动力学规律;原子核部分子分布包括核子短程关联以及原子核介质效应同样是该提案的重要科学目标;EicC能区接近重味夸克产生阈值,在研究重味强子谱方面拥有低背景的独特优势,有助于发现研究新的奇特强子态。质子质量起源问题也可以通过重味矢量介子的产生来研究。为了完成上述物理目标,我们将利用最先进的探测器技术建造接近全立体角覆盖的EicC对撞机谱仪。在准备EicC白皮书的过程中,我们得到世界各国专家的支持。EicC的物理与已有的实验和美国即将建设的EIC中的物理项目相互补充。EicC的建成及运行有望引领前沿的中高能核物理研究,使我国在加速器和探测器先进技术等领域实现跨越式发展,为我国核物理与强子物理以及相关科学领域提供大型综合实验平台与人才培养基地。

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2. 基于SXFEL的新型LCS光源极化γ束流性质研究
王俊文, 范功涛, 王宏伟, 马余刚, 张桂林, 刘龙祥, 张岳, 胡新荣, 李鑫祥, 郝子锐
核技术    2019, 42 (12): 120201-120201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120201
摘要178)   HTML4)    PDF(pc) (979KB)(41)    收藏

逆康普顿散射作为一种光子加速机制,近年来获得了更多的关注和应用;在180°碰撞模式下(即背散射模式(Back Compton Scattering,BCS)),通过入射激光的极化,能够获得接近100%极化的γ光源,对于开展极化相关的物理研究具有重要意义。本文通过数值模拟方法研究了基于上海软X射线自由电子激光装置(Soft X-ray Free Electron Laser,SXFEL)的激光康普顿散射(Laser Compton Scattering,LCS)γ光源的束流性质。结果显示:基于SXFEL的LCS光源将具有高能量、高通量、高极化度和准单能等特性。通过调节电子能量和激光器的波长,γ能量范围可达到1~80 MeV,结合准直器γ能量分辨率可达到≤4 %,γ极化度约为100%,不同极化性质的激光会影响γ束斑的形状。

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3. 铅冷小堆堆芯初步设计
肖会文, 李想, 刘国明, 郑友琦
核技术    2020, 43 (8): 80001-080001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080001
摘要157)   HTML5)    PDF(pc) (2356KB)(54)    收藏

铅及铅基材料作为反应堆冷却剂,有着优良的中子学性能和热工性能。欧盟、俄罗斯、美国、韩国、日本、中国等国家均投入了大量的人力和物力研发铅冷快堆。本文旨在提出一种铅冷小堆堆芯初步设计方案。本文使用西安交通大学研发的快中子反应堆中子学计算分析软件包SARAX进行堆芯中子输运、燃耗、反应性系数和动力学参数等中子学计算分析。为了满足紧凑型、轻量化的特点,选择了高富集度的燃料;为了展平功率,选用了两种富集度的燃料组件。采用一组控制棒组件和一组停堆棒组件控制反应性,控制棒选用对快区和热区中子具有良好吸收能力的B4C作为中子吸收体,在紧急停堆棒中增加了高密度中子吸收体材料钨,以实现堆芯的反应性控制以及紧急停堆需求。对堆芯中子学参数的计算结果分析表明:堆芯能满足6EFPY的寿期长度的要求,在整个寿期内keff下降0.014 4,波动较小;在寿期内实现了锕系元素的减少和239Pu的明显增加。在整个循环内,冷却剂密度系数、冷却剂空泡价值和膨胀系数等重要反应性反馈系数均为负;设计的控制棒以及安全棒组件能够提供足够的控制价值;在整个寿期内,堆芯满功率运行时,最高包壳表面温度、最高燃料中心温度、线功率密度等参数没有超过限值,并留有充足的设计裕量。表明本初步设计在整个寿期内的主要中子学参数满足安全要求。

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4. 热管空间核反应堆电源的研究进展
王傲, 申凤阳, 胡古, 郭键, 安伟健
核技术    2020, 43 (6): 60002-060002.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060002
摘要139)   HTML8)    PDF(pc) (790KB)(92)    收藏

随着人类对宇宙太空的深入探索, 对于提供能量的电源要求也在逐步提高,空间核反应堆电源在执行深空探测任务中脱颖而出。热管核反应堆由于具备非能动性、寿期长、可靠性高等优势,成为目前空间核反应堆领域的研究热点。本文通过重点介绍典型热管堆的概念设计系统以及在Kilopower中的应用,对热管电源系统(Heatpipe Power System,HPS)、由热管控制的火星探索反应堆(The Heatpipe-operated Mars Exploration Reactor,HOMER)、安全可负担裂变引擎方案(Safe Affordable Fission Engine,SAFE)以及Kilopower进行了重点调研,归纳总结了各个反应堆的结构设计、燃料选择、热管排布、功率设计等, 以期对未来热管空间核反应堆电源的设计研究提供思路和参考。

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5. 基于EPICS和差分进化算法的同步辐射光束线智能调束系统
时英智, 高梅, 贾文红, 阴广志, 高兴宇, 杜永华, 郑丽芳
核技术    2020, 43 (5): 50101-050101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050101
摘要119)   HTML9)    PDF(pc) (1311KB)(175)    收藏

针对无规律变化的光源光束点和手动调束费时费力问题,本文实现了基于实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的同步辐射光束线智能优化调束。该系统基于差分进化算法,建立光束线智能优化模型,应用LabVIEW程序实现调束过程的自动优化。系统可以自由选择待优化的电机及其搜索范围,设置算法参数,跟踪进化进程,通过CaLab接口模块与光束线EPICS软件平台进行通信,控制电机运动。对该系统在上海光源衍射线站进行了在线测试,首次成功地在EPICS控制平台上实现了光束线的智能调束优化。测试结果表明:该智能调束系统能够较快地收敛于最优解,收敛时间大约30 min,较手动优化效率提高一个数量级以上。

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6. 60Co双投影辐射成像系统中的散射干扰模拟研究
倪民子, 王振涛, 丛鹏, 李立涛
核技术    2020, 43 (4): 40202-040202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.040202
摘要95)   HTML10)    PDF(pc) (1056KB)(53)    收藏

60Co双投影辐射成像系统,采用两个射线源,分别底置和侧置,通过一次扫描即可获得仰视和侧视两个方向的投影图像。但由于散射的存在,两个投影平面的成像会相互干扰。为降低两投影平面间的散射影响,提高该系统辐射图像的质量,首先基于蒙特卡罗方法建立仿真模型,并对空载时散射分布的模拟值与实验值进行对比,验证了模型的可靠性,然后模拟分析了不同投影平面间距、探测器周围布置不同屏蔽材料(钨、铅、钢和铝)以及屏蔽层位置和厚度对散射的影响。结果表明:当投影平面间距为40 cm并且屏蔽层厚度相同时,使用铅并将其布置在支撑架和侧视电离室之间时,对散射的屏蔽效果最好;投影平面间距分别为40 cm和80 cm时,散射可以分别降低至间距为10 cm时的55%和40%以下,安装2.5 cm的铅片可以将散射进一步降低80%。此研究为双投影系统针对散射校正的硬件改良和升级提供参考与指导。

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7. 火星熔盐堆堆芯概念设计
于世和, 孙强, 赵恒, 严睿, 邹杨, 兰兵
核技术    2020, 43 (5): 50603-050603.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050603
摘要92)   HTML7)    PDF(pc) (689KB)(79)    收藏

火星探测近来成为空间研究的一个主流趋势。建立火星基地是人类研究和开发火星的必然选择。与太阳能储能系统相比,核反应堆作为火星基地的能源系统,在系统质量、操作灵活性和环境适应性等方面具有显著优势。给出了火星熔盐堆(Mars Molten Salt Reactor, M2SR-1)的堆芯设计方案,并建立堆芯计算模型,以MCNP (Monte Carlo N Particle Transport Code)和ORIGEN为计算工具,从物理、安全、热工等方面对M2SR-1进行了计算分析。分析结果表明:M2SR-1在满功率运行下可满足8 a的寿期要求,在不同假设掉落环境下,有效增殖因数均小于0.98,满足临界安全要求。本研究可以为星球表面熔盐堆设计提供参考。

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8. 非相干光点扩散函数的重建及其在同步辐射成像系统中的应用
夏慧娟, 吴衍青, 张磊, 孙元鹤, 邰仁忠
核技术    2020, 43 (1): 10101-010101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010101
摘要88)   HTML7)    PDF(pc) (955KB)(60)    收藏

由于X射线间接成像系统的点扩散函数难以通过实验精确测量,理论构建过程复杂,难以满足实际情况,导致图像质量不高。为了获得X射线间接成像系统的点扩散函数,提出了一种利用冗余信息重构点扩散函数的方法,从而在非相干光照下获得更精确的系统点扩散函数。根据同步辐射成像实验的结果比较,该方法比其他点扩散函数测量方法更能准确地恢复图像。该方法的核心是利用非相干光信息分布的非定域性重建了点扩散函数中央区域。冗余信息法重构的点扩散函数不仅能够精确恢复图像,而且构建过程相对简单,避免了大量复杂的计算。

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9. 新型无铅柔性辐射防护材料的设计与防护效果模拟
闫思齐, 成鹏, 于广益, 刘汉洲, 费楚然, 欧阳晓平
核技术    2020, 43 (5): 50201-050201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050201
摘要85)   HTML3)    PDF(pc) (783KB)(57)    收藏

针对放射性从业人员对辐射防护的需求,柔性防护材料无铅化在保障对X射线有效屏蔽的同时,亦可避免铅中毒对人体的危害。X射线不同能区的最优屏蔽材料设计,可满足工作人员在不同工作场所下对防护装置的高效和舒适性要求。本文通过理论计算与蒙特卡罗模拟相结合方法,针对不同X射线场所下的防护材料进行设计计算,结果显示:掺Bi是掺Pb的理想替代,Bi2O3可作为无铅功能填充材料的理想选择;利用不同元素在X射线低能区的强吸收作用,掺入多种元素可增强某能段的X射线吸收能力。制作无铅防护材料时,掺入Bi2O3、Gd2O3两种功能材料可有效提升复合材料对X射线的吸收效果,在54~66 keV能量区间具有最优的屏蔽性能;掺入Bi2O3、W两种功能材料的复合材料在66~100 keV能量区间,对X射线的屏蔽效果显著提升。

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10. 堆芯Pin-by-pin超级均匀化因子计算方法研究
张斌, 李云召, 吴宏春
核技术    2020, 43 (6): 60001-060001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060001
摘要81)   HTML7)    PDF(pc) (1169KB)(30)    收藏

随着科学研究的不断深入、计算条件和对设计计算精度要求的不断提高,全堆芯Pin-by-pin计算已成为了下一代堆芯数值计算方法研究热点。超级均匀化方法作为全堆芯Pin-by-pin计算的均匀化方法主流方法之一被广泛使用。针对燃料组件采用传统超级均匀化方法,对存在中子泄漏的反射层组件采用空间泄漏相关的超级均匀化方法,产生了包含超级均匀化因子在内的等效均匀化常数。基于三维C5G7基准题,分析了此等效均匀化常数计算方式在非均匀性较强、中子泄漏较大反应堆堆芯的中子学计算精度。数值结果表明:与传统组件均匀化计算方法相比,应用了超级均匀化方法的堆芯Pin-by-pin计算的计算精度更高。

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11. 偕胺肟基超高分子量聚乙烯纤维对含氟含铀溶液中铀的吸附性能研究
冯鑫鑫, 邱龙, 张明星, 张茂江, 何玉龙, 李荣, 吴国忠
核技术    2020, 43 (2): 20301-020301.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020301
摘要78)   HTML10)    PDF(pc) (2475KB)(42)    收藏

铀浓缩过程中产生的含氟含铀废水中铀浓度较高,需将铀浓度降至可排放的限定值以下,以避免污染水生生态系统,进而对人体健康造成威胁。采用电子束预辐射接枝法将丙烯腈与甲基丙烯酸接枝于超高分子量聚乙烯纤维(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)上,并通过胺肟化反应制备出偕胺肟基(Amidoxime,AO)吸附材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜对改性前后UHMWPE纤维的化学结构及表面形貌进行表征,评估AO基UHMWPE纤维对模拟含氟含铀废水中铀酰离子的吸附性能。试验结果表明:AO基UHMWPE纤维对铀酰离子的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;铀饱和吸附容量可达151.98 mg?g-1(铀初始浓度:40 mg?L-1;氟离子浓度:10 g?L-1;吸附剂:0.2 g?L-1;吸附时间:21 d),与理论饱和吸附容量(153.85 mg?g-1)基本吻合;增加吸附剂的用量(1.5 g?L-1)可使铀酰离子的去除率达到99.93%,残余铀酰离子浓度为28 μg?L-1,符合国家排放标准(< 50 μg?L-1)。关键词 偕胺肟基,超高分子量聚乙烯纤维,铀酰离子,氟离子中图分类号 TL13

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12. 大面积高灵敏度编码相机探测器的设计与性能测试
李岩, 王强, 黄先超, 帅磊, 曹大泉, 张译文, 杨曜, 胡选侯, 梁秀佐, 吴俊, 曾国强, 章志明
核技术    2020, 43 (5): 50402-050402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050402
摘要73)   HTML10)    PDF(pc) (1410KB)(46)    收藏

编码孔径相机是一种定位放射性物质的设备,对丢失放射性物质的寻找以及监测具有重要的意义。为了满足编码孔径相机对核突发事故的污染区进行实时定位,并获得污染面积和污染程度等信息,采用大面积CsI(Tl)晶体阵列与光电倍增管(PhotoMultiplier Tube,PMT)阵列耦合的方式构建高灵敏度编码相机的探测器,以此提高探测效率并减少探测时间。该探测器由121根CsI(Tl)晶体构成11×11的阵列,每根晶体的尺寸为15 mm×15 mm×15 mm,通过光导与3×3的光电倍增管阵列耦合为一个探测器模块;由4个探测器模块组成2×2的阵列作为探头部件,采用自主设计的放大滤波成型以及单端转差分电路实现探测器信号的读出处理。通过测试发现,该探测器模块在662 keV的γ射线激发下,能很好地实现各个晶体条的位置分辨,且其平均能量分辨率为9.4%。测试结果表明:该探测器在位置分辨、能量分辨率、峰位一致性以及探测效率一致性等性能方面均能够满足高灵敏度编码相机成像的设计要求。

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13. 基于X射线荧光的扩散渗铝层厚度测量研究
刘吉超, 汪诚, 戴鹏里
核技术    2020, 43 (2): 20201-020201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020201
摘要71)   HTML7)    PDF(pc) (1028KB)(42)    收藏

渗铝常作为航空发动机涡轮叶片的防护涂层,但目前常用的无损检测设备无法实现该类涂层厚度的精确测量。渗铝层厚度的均匀性影响了涡轮叶片的使用性能以及发动机使用的安全稳定。为了实现扩散渗铝层厚度的测量,本文采取了一种基于X射线荧光吸收法的无损测厚方法。首先根据X射线荧光吸收法的理论计算公式,推导得到荧光强度比的对数值(lnR)与荧光所穿透物质厚度(x)之间呈线性关系。然后建立了K403合金中与主要元素相关的一元线性回归计算模型以及基于向前选择变量法的多元回归计算模型。最后开展两种模型预测结果的对比研究,结果表明:与一元回归计算模型相比,多元回归计算模型相对稳定;不同厚度下的测量结果平均相对误差仅为3.2%。通过以上研究,为解决扩散渗铝层厚度测量问题提供了一种方便可行的指导思路。

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14. VaspCZ:一个提高效率的VASP计算辅助程序
张正德, 谈蒙露, 任翠兰, 怀平
核技术    2020, 43 (3): 30501-030501.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030501
摘要71)   HTML5)    PDF(pc) (1377KB)(48)    收藏

VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)是基于密度泛函理论的通用材料计算模拟软件。随着高性能计算平台的广泛使用和高通量计算的兴起,VASP计算任务的复杂性和数据量也大幅度提升。为了提高材料理论计算的方便程度,减少大量重复的指令和结果检查的复杂性,本文提供了一个基于Python语言的VASP计算辅助程序VaspCZ,能够大幅提高研究者的科研效率。该程序包含软件部分和API部分,软件部分提供了命令行用户界面,基于基本的Linux命令即可一键完成VASP计算的相关操作,为无编程语言基础的研究人员提供了便利。应用程序接口部分服务于具有Python语言基础的研究者,提供了底层库,使得自定义计算(如高通量计算、编写高级应用等)更为简单快捷。本程序包可以显著提高VASP的计算效率,并已经通过Github开源项目公开,提供了详细的使用文档、使用示例和API接口,有望能为广大材料理论研究者提供便利。

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15. 氯盐和氟盐快堆增殖特性研究
周雪梅, 李冬国, 何燎原, 刘桂民
核技术    2020, 43 (4): 40001-040001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.040001
摘要68)   HTML9)    PDF(pc) (2087KB)(36)    收藏

熔盐快堆具有燃料增殖、核废料嬗变和固有安全性等方面的突出优点,是目前备受关注的第四代先进核能系统唯一使用液态燃料的核反应堆。熔盐快堆通常选用液态氟盐或氯盐作为燃料载体盐和冷却剂,高增殖特性是其主要特征参数之一。基于双流体熔盐堆堆芯结构,采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation)对两种氟盐快堆和一种氯盐快堆在同一重金属溶解度下的U-Pu燃料增殖比进行模拟计算,对不同增殖层和反射层下的增殖比进行了模拟分析,并分析了氯盐快堆在增殖层和反射层变化时,裂变区和增殖区中子能谱的变化情况。结果表明:在相同温度、相同摩尔比下,氯盐快堆比氟盐快堆具有更高的U-Pu燃料增殖比;氯盐快堆的增殖比随着增殖层和反射层厚度的增加而增加,但是增殖比的增长速率有所减弱;氟盐快堆的增殖层在厚度尺寸较小时,其变化对增殖比有较小影响,当厚度増至60 cm时,增殖层厚度尺寸的变化几乎对增殖比没有影响;氟盐快堆的反射层尺寸的变化对增殖比没有影响;增殖层和反射层厚度的改变不影响堆芯临界状态和裂变区中子能谱。这为三种熔盐快堆的基盐选择及尺寸设计从增殖方面提供了理论依据。

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16. 小型智能程控SiPM电源设计与验证
侯会良, 黄跃峰, 程懋松, 戴志敏
核技术    2020, 43 (6): 60402-060402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060402
摘要68)   HTML4)    PDF(pc) (2678KB)(37)    收藏

硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为一种新型光电转换器件,具有增益高(106量级)、功耗低(工作电流在μA量级)、体积小(mm量级)、工作电压低(小于100 V)等优点,相对于传统光电倍增管不受磁场影响。但SiPM存在增益受温度影响大的缺点,温度每上升10 ℃增益约下降5×105,对于能谱测量和辐射成像应用会产生较大影响。为此,研发了一款小型带电压补偿功能的SiPM专用高压电源模块,并使用能谱测试系统对SiPM的增益特性进行测试。通过不同温度条件下241Am γ能谱中全能峰峰位的对比,验证了电压补偿对于稳定SiPM增益的效果,从5 ℃到40 ℃最大增益漂移由补偿前的87.3%下降到了2.76%。这种增益漂移校正有助于拓宽SiPM的应用范围。

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17. 放射性惰性气体叠层探测器研制
周冬冬, 尤思梅, 辛杰, 杨翠萍, 文万信, 杨悦, 张保国, 王仁生, 张明
核技术    2020, 43 (5): 50401-050401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050401
摘要67)   HTML11)    PDF(pc) (989KB)(56)    收藏

核电场所产生的放射性惰性气体辐射场主要为β-γ混合场,叠层探测器具有良好的β-γ甄别能力。为了测量放射性惰性气体,研制了一套4π叠层探测器。该叠层探测器主要是由内层侧壁厚度为1 mm的中空圆柱形塑料闪烁体EJ-200,外叠加一层侧壁厚度为20 mm的碘化铯闪烁体CsI(Tl)组成的探头,两个圆柱底面用硅油耦合光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT),使用意大利 CAEN 公司的 DT5790 波形数字采样器和DPP-PSD (Digital Pulse Processing-Pulse Shape Discrimination) 控制探头输出信号的获取和处理,后端使用ROOT和MATLAB软件对获取结果进行处理。通过使用133Ba和137Cs放射源对该探测器进行标定刻度,实现了β-γ信号甄别,表明该4π叠层探测器具备测量放射性惰性气体的能力。

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18. 下一代康普顿望远镜的量能器探测单元研究
刘伍丰, 刘相满, 唐述文, 孙志宇, 余玉洪, 王伟, 陈若富, 方芳, 陈俊岭, 闫铎, 张永杰, 王世陶, 章学恒, 岳珂, 陆建伟, 周冰倩, 赵亦轩
核技术    2020, 43 (1): 10203-010203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010203
摘要64)   HTML8)    PDF(pc) (1561KB)(59)    收藏

MeV能区的γ射线天文研究远落后于其它能区,导致该能区的天文物理信息至今还没被充分挖掘,因此,研制下一代高灵敏度的康普顿望远镜对于开展MeV能区的γ射线天文研究具有重要的科学意义。量能器作为康普顿望远镜的重要组成部分,应具有高能量分辨率和高位置分辨率,为此,设计了一种双端读出的γ射线探测器作为量能器的基本探测单元,并对其进行细致的研究。结果表明:通过双端读出信号幅值,可以确定γ射线的总能量以及在晶体中的相互作用位置,采用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)匹配铊激活碘化铯(CsI(Tl))晶体时,探测单元获得比采用光电二极管(Photodiode,PD)和雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)都更好的性能,对662 keV γ射线的能量分辨率可达5.9%(Full Width at Half Maxima,FWHM),位置分辨率约为5.7 mm (FWHM)。该探测单元能够很好地满足下一代康普顿望远镜对量能器的性能要求。

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19. 鼠脑神经网络的同步辐射3D成像研究
亢舜彤, 吴桐, 陈焯辉, 张萌琦
核技术    2020, 43 (7): 70101-070101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.070101
摘要63)   HTML10)    PDF(pc) (1359KB)(25)    收藏

探讨同步辐射吸收衬度成像技术在观察高尔基-考克斯染色小鼠脑显微神经网络3D成像中的应用。将12只正常C57小鼠随机分为A、B两组,进行灌注取脑,A组不做染色处理,B组鼠脑进行高尔基-考克斯染色处理,并于梯度乙醇中脱水,标本在上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)X射线成像与生物医学应用光束线站(BL13W1)进行扫描,用Amira等软件处理数据。成像结果显示,X射线吸收衬度成像技术作为一种先进的显微神经网络立体呈现方式,图像精准呈现了小鼠小脑神经网络结构以及单个神经元形态,为小鼠脑神经元的形态学研究提供了三维可视化的新方法、新思路。同步辐射可实现高精度3D神经成像,克服了传统染色2D组织学需要切片对样本造成破坏等劣势,本方法与高尔基-考克斯染色结合,可对局部脑区的显微神经网络构筑进行无损研究且保留了脑部的完整性。

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20. 基于神经网络的实物保护系统综合效能评估研究
赵构, 熊翰林, 吴国东, 马宇坤, 孔凡富
核技术    2020, 43 (2): 20602-020602.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020602
摘要62)   HTML5)    PDF(pc) (957KB)(32)    收藏

目前国内外核设施实物保护系统大多采用路径分析法进行有效性评价,通过计算截住概率来衡量系统的优劣,评估指标单一,未能精确反映系统可靠性、指挥策略、信息安全设计等因素对系统性能的影响。为全面分析实物保护系统综合效能,从影响系统效能因素集出发,采用层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)建立实物保护系统综合效能评估指标体系,同时借助BP(Back Propagation)神经网络的非线性复合能力,建立核设施实物保护系统综合效能评估模型,完成了海洋核动力平台实物保护系统综合效能评估。评估结果表明:该BP神经网络评估模型收敛迅速,避免了AHP评估过程中不能满足多数样本集中效应的缺点,且具有较好的自适应性、稳定性,为实物保护效能评估领域提供了一种全新思路。

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21. CMOS图像传感器单粒子效应及加固技术研究进展
蔡毓龙, 李豫东, 文林, 郭旗
核技术    2020, 43 (1): 10502-010502.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010502
摘要60)   HTML3)    PDF(pc) (1051KB)(53)    收藏

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器(CMOS Image Sensor,CIS)在空间应用时会受到单个粒子辐照影响,这通常会导致CIS采集图像出现异常,严重时会导致器件功能失效。本文从不同粒子的角度:重离子、质子、电子和中子,从CIS容易发生的单粒子效应类型:单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)、单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)、单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)、单粒子功能中断(Single Event Functional Interrupt,SEFI)等方面综述了CIS单粒子效应研究进展。简要介绍了CIS单粒子效应加固技术研究进展。分析总结了目前CIS单粒子效应及加固技术中亟待解决的问题,为今后深入开展相关研究提供理论参考。

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22. LEU启堆模式下的氯盐快堆Th-UU-Pu循环特性研究
何燎原, 夏少鹏, 严睿, 邹杨, 刘桂民
核技术    2020, 43 (1): 10604-010604.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010604
摘要59)   HTML5)    PDF(pc) (1945KB)(34)    收藏

相比于氟盐快堆,氯盐快堆重金属溶解度更大、中子能谱更硬、增殖性能更好,是实现闭式燃料循环的理想堆型。为了分析对比氯盐快堆的Th-U与U-Pu循环的性能,基于2 500 MW的氯盐快堆,采用熔盐堆过渡态计算程序TMCBurnup与平衡态搜索程序MESA,从核素的演化、增殖性能、安全性能、放射性水平等方面分析了采用低富集铀(Low Enriched Uranium,LEU)启堆在两种不同过渡模式下的Th-U与U-Pu循环的过渡态及平衡态的性能。结果表明:U-Pu循环对应的增殖性能要好于Th-U循环,边增殖边燃烧(Breeding and Burning,B&B)模式下两者平衡增殖比分别为1.56与1.24,相应的倍增时间为13.5 a与16.5 a。预增殖过渡(Pre-Breeding and Burning,PB&B)模式下增殖比分别为1.58与1.08,倍增时间为12.8 a与13 a。而Th-U循环则具有更好的安全性能,更低的超铀核素(Transuranics,TRU)积累量及更小的放射毒性。

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23. 同步辐射EDXAFSEDXRD联用方案
刘志杰,罗震林
核技术    2019, 42 (12): 8-12.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120102
摘要58)   HTML6)    PDF(pc) (701KB)(57)    收藏

许多材料研究中,都需要采用X射线吸收精细结构谱学(X-ray Absorption Fine Structure,XAFS)和X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)技术测量材料的短程和长程有序结构信息,而如何同时快速地测量是开展原位动态研究的一个关键。本文提出了一种结合能量色散X射线吸收精细结构谱(Energy-dispersive X-ray Absorption Fine Structure,EDXAFS)和能量色散X射线衍射(Energy-dispersive X-ray Diffraction,EDXRD)的测试方案,该方案利用同步辐射白光,理论上可以提供微秒量级的表征速度和时间分辨能力,为真实环境下材料结构的原位实时表征提供了一种可能方法。

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24. 120 MeV电子直线加速器束流准直研究
孙彬, 王煜, 黑东炜, 李斌康, 谭新建, 翁秀峰, 刘军, 张小东, 付竹明
核技术    2020, 43 (6): 60202-060202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060202
摘要55)   HTML1)    PDF(pc) (1273KB)(31)    收藏

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。

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25. 基于NaI(Tl)谱仪实现气载放射性碘制备产率的连续测量系统
刘佳煜, 忻智炜, 李小双, 何林锋, 唐方东, 赵超
核技术    2019, 42 (12): 120401-120500.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120401
摘要54)   HTML9)    PDF(pc) (648KB)(33)    收藏

气载放射性碘的制备过程中,利用串联的收集容器同时收集制备的气载放射性碘,并用NaI(Tl)谱仪实时监测收集容器内131I活度变化情况,实现气载放射性碘制备产率的连续测量。该系统可一次性测量气载放射性碘制备技术的产率随时间变化函数Y(t),同时适用于气态单质碘、有机碘、颗粒碘三种形态的气载放射性碘的产率测量。其测量周期任意可调,测量周期取20 s时,可兼顾测量频率与单次测量的不确定度。在典型工况下,当产率Y期望值为90%时,其单次测量结果的扩展不确定度为2.5%(k=2)。该产率连续测量系统可用于观察气载放射性碘制备的动态过程,将为气载放射性碘制备技术的优化提供有力工具。

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26. 用于质子治疗的Kicker磁铁动态磁场测量
李冠群, 韩文杰, 秦斌, 刘旭, 陈曲珊
核技术    2020, 43 (1): 10201-010201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010201
摘要53)   HTML6)    PDF(pc) (1182KB)(40)    收藏

华中科技大学在研的质子治疗装置(Huazhong University of Science and Technology Proton Therapy Facility, HUST-PTF)中,一套位于降能器上游的Kicker磁铁被用于点扫描过程及治疗安全的快速束流开启/关断。为测量该Kicker磁铁的积分场均匀度及磁场动态特性,设计并研制了一套基于电磁感应法的 Kicker磁铁测磁系统。测磁系统分别采用长线圈和印制电路板(Printed Circuit Boards, PCB)线圈两种方法获取感应电压,通过模拟/数字积分器对感应电压进行积分处理。经过实验对比,采用几何精度更高的PCB线圈和受零漂影响较小的模拟积分器作为最终方案进行测试;磁场上升/下降时间小于100 μs,积分场大于0.025 2 T·m,均匀度好于1%,均匀度最大标准差0.006%,测磁系统整体误差小于0.1%,表明Kicker磁铁及其测磁系统均满足设计指标。

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27. 熔盐快堆Th-U燃料循环增殖性能分析
李冬国, 刘桂民
核技术    2020, 43 (5): 50604-050604.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050604
摘要53)   HTML3)    PDF(pc) (2012KB)(40)    收藏

熔盐快堆是当前国际上关注的热点之一,本文基于堆芯结构双流体方案,即裂变熔盐燃料和增殖熔盐介质各自独立冷却循环,利用氟化或氯化熔盐中钍铀重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。通过比较钍铀燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案(LiF+ThF4+UF4、NaF+ThF4+UF4和NaCl+ ThCl3+UCl3),采用基于反应堆安全分析和设计的综合性模拟程序SCALE(Standardized Computer Analyses for Licensing Evaluation),计算 了中子能谱、反应性温度系数,分析了增殖比BR(breeding ratio)受反应堆裂变区、增殖区和ZrC中子反射层的尺寸影响、熔盐中6Li和35Cl同位素丰度的影响,以及熔盐密度误差对BR计算值的准确性影响、易裂变核素随反应堆运行时间演化等。在钍铀燃料循环熔盐快堆中,通过优化处理得到三种熔盐燃料方案的增殖比BR约为1.2。

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28. 锡烯生长中合金化的同步辐射光电子能谱研究
赵磊, 刘晨, 王晓宁, 乌拉木·吐尔洪江null, 李金梅, 赵佳丽, 郭宇轩, 钱海杰, 奎热西·依布拉欣null, 王嘉鸥
核技术    2020, 43 (7): 70102-070102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.070102
摘要53)   HTML6)    PDF(pc) (2813KB)(58)    收藏

锡烯作为新型的二维材料由于其预测的优异特性受到广泛关注,锡烯在生长过程中与衬底间的相互作用是该体系研究的重要课题。本文采用分子束外延法在平整有序的Au(111)表面沉积Sn元素制备锡烯,利用原位条件下的低能电子衍射(Low Energy Electron Diffraction,LEED)和同步辐射光电子能谱(Synchrotron Radiation Photoemission Spectroscopy,SR-PES)对不同覆盖度的样品表面进行分析,系统地研究了超高真空环境下锡烯在Au(111)表面的形成过程。结果表明:Sn原子先与Au(111)衬底发生强相互作用形成合金,随着生长厚度的增加,逐步形成锡烯并覆盖在合金表面。

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29. 掺钇BaF2闪烁探测器性能研究
王红锋, 刘福雁, 王英杰, 陈俊锋, 况鹏, 张鹏, 于润升, 曹兴忠, 李玉晓, 王宝义
核技术    2020, 43 (3): 30401-030401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030401
摘要52)   HTML8)    PDF(pc) (1315KB)(30)    收藏

利用22Na放射源释放的β+湮没产生的0.511 MeV γ 射线,研究了掺钇BaF2(钇掺杂为1 at%,原子百分数)闪烁探测器的能量分辨和时间分辨性能。与BaF2探测器对比实验结果表明:掺钇BaF2晶体的快慢成分比(1:1.1)远高于BaF2晶体的快慢成分比(1:5),掺钇BaF2探测器的能量分辨率(38%)低于BaF2探测器的能量分辨率(19%);在高强度γ射线环境下,掺钇BaF2探测器的符合时间分辨率优于BaF2探测器的时间分辨。分析发现:掺钇BaF2晶体中慢成分信号的减少,缩短了探测器输出信号的时间宽度,有利于在探测高强度γ射线时减缓或消除探测器中高计数率时间信号的堆积现象,提高探测器的时间分辨能力。

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30. 医用直线加速器入射电子束能量的快速模拟确定
韩俊杰, 庄永东, 刘小伟
核技术    2020, 43 (1): 10202-010202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.010202
摘要52)   HTML1)    PDF(pc) (1313KB)(33)    收藏

寻找一种医用直线加速器模拟时入射电子打靶能量的快速确定方法,从而节省调试所需的时间。利用蒙特卡罗软件包EGSnrc/BEAMnrc针对Varian 600C、Trilogy和Edge无均整模式FFF (Flattening Filter Free),标称能量均为6 MV的情况,模拟计算射野分别为3 cm×3 cm、10 cm×10 cm、40 cm×40 cm时,不同能量的入射电子打靶产生的X射线在水体模中的剂量分布;通过分析模拟所得到的结果,寻找确定入射电子打靶能量的方法。当入射电子打靶能量在5.5~6.5 MeV范围内时,不同射野的百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)对入射电子打靶能量“不敏感”;3 cm×3 cm和10 cm×10 cm的离轴比(Off Axis Ratio,OAR)对入射电子打靶能量“不敏感”;40 cm×40 cm的OAR对入射电子打靶能量十分“敏感”,具体表现为:在离轴距离为14.5~19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值,随着打靶能量的上升而下降,即每提高0.1 MeV, Varian 600C、 Trilogy、Edge FFF分别下降0.82%、0.98%、0.47%。通过对在离轴距离为14.5~19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值和入射电子打靶能量进行拟合,由拟合结果和OAR测量值反推模拟所需的入射电子打靶能量,利用反推的打靶能量作为输入,模拟产生的X射线在水体模中的PDD、OAR,与测量值相比,差异均在1%之内。

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31. 基于D-D中子源的硼中子俘获治疗慢化体设计
龚依, 关兴彩, 王强, 王铁山
核技术    2020, 43 (9): 90303-090303.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.090303
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为了探讨利用D-D中子源评估硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)中子通量探测器性能的可能性,本文利用蒙特卡罗模拟程序MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code, version 5)设计了基于D-D中子源的BNCT慢化体,并最终给出了一种“5 cm聚乙烯(Polyethylene,PE)+ 24 cm 氟化钛(TiF3)+ 22 cm氟化镁(MgF2)”的组合作为慢化层、20 cm的镍(Ni)作为反射层以及0.03 cm的镉(Cd)作为热中子吸收层的慢化体设计方案。模拟计算结果表明:D-D中子源经设计的慢化体慢化后形成的中子场可以用于BNCT中子通量探测器性能的实验测试。

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32. 六角形节块中子输运计算程序快速求解策略初步研究
夏文勇, 张滕飞, 刘晓晶, 熊进标, 柴翔
核技术    2020, 43 (2): 20603-020603.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020603
摘要50)   HTML4)    PDF(pc) (1643KB)(33)    收藏

计算时间与计算精度是衡量中子输运方法应用的重要指标,针对如何在保证计算精度的前提下减少计算时间开销问题,本研究提出一种基于六角形节块中子输运计算程序的快速求解方法。采用60°周期性对称边界条件求解1/6堆芯,并对1/6堆芯进行并行计算。考虑到不同能群和节块所对应的响应矩阵间存在天然的脱耦性,以及响应矩阵方程求解时非重叠空间区域间可并行性,开发了基于MPI(Message Passing Interface)的响应矩阵构造及矩阵方程求解的并行程序。在并行情况下,针对TAKEDA4基准题开展了校核计算。结果表明:60°周期性对称边界条件和并行计算功能,能够在保证相同计算精度的前提下大大提升计算效率,验证了快速求解策略的正确性。相比于全堆芯串行计算,在9个计算核心数目下,1/6堆芯总计算时间开销在P1、P3、P5下分别可约降低了1/26、1/25、1/22,初步实现六角形节块的快速求解。

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33. 射频四极场加速器腔体多物理场分析
赵博, 张斌, 陈叔平, 王锋锋, 朱铁明, 金晓凤
核技术    2020, 43 (3): 30202-030202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030202
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射频四极场(Radio Frequency Quadrupole, RFQ)加速器在大功率运行时会导致温度升高和热变形。针对其热稳定性的研究,在很多的多物理分析方法中,研究者将模型局限于二维RFQ截面或三维RFQ局部结构,忽略了冷却流体的流动运动。本文提出了一种结合计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)热流耦合的三维多物理场数值分析方法,包括电磁-流体-热-结构的多物理场耦合分析。基于实验工况,分析了3种(Standard、RNG、Realizable)k-ε湍流模型在同样工况下的换热效果,通过仿真结果与实验结果比较,验证方法的可行性和可靠性。选择合适的湍流模型,分析不同参数下腔体温度、结构和频率的变化规律。结果表明:应用CFD数值模拟方法可以较好的模拟RFQ加速器稳态传热状态,为未来加速器的结构优化、性能改进提供有效的数值模拟平台。

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34. 基于FPGASDD探测器随机信号模拟发生器
虞年, 徐玉朋, 霍嘉, 陈勇, 崔苇苇, 李炜, 张子良, 韩大炜, 王于仨, 陈灿, 祝宇轩, 赵晓帆
核技术    2020, 43 (8): 80402-080402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080402
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设计了一款硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)信号模拟器用于测试SDD读出电子学的性能。该信号模拟器采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为核心器件,利用其丰富的可编程逻辑资源产生多组振荡环,将其输出相异或生成均匀分布的真随机数。首先通过伯努利试验将均匀分布的随机数转化为时间间隔服从指数分布的脉冲序列,然后对随机数进行了美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)随机性测试,最后测试了信号模拟器输出脉冲的时间间隔和计数率特性,结果表明:SDD信号模拟器的输出脉冲时间间隔服从指数分布、输出计数率范围为1.6~813.8 ks-1、输出脉冲的电压范围为2.5~50 mV、脉冲最小时间间隔为9.6 ns,并且可长时间稳定工作。

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35. PET-MRI脑部定量准确性对比研究:MRIPET脑分区对SUVR计算的影响
李再升, 宋双双, 曾天翼, 卢洁, 胡凌志, 陈群
核技术    2020, 43 (5): 50301-050301.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050301
摘要48)   HTML2)    PDF(pc) (1529KB)(30)    收藏

在正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)的临床诊断和科研中,为了减小标准化摄取值(Standard Uptake Value, SUV)在不同受试者间的差异性,通常会以特定的参考区域为基准计算标准化摄取值比(Standard Uptake Value Ratio, SUVR)。由于PET图像无法反应脑部结构信息,从PET图像中无法准确分割出参考区域,从而影响了SUVR的准确性。本文利用一体化正电子发射断层成像/磁共振成像(Positron Emission Tomography-Magnetic Resonance Imaging,PET-MRI)同步采集年龄相近的健康志愿者的PET和MRI数据,基于准确反映脑部结构信息的MRI图像分割出参考区域,映射到对应的PET图像后再进行SUVR的计算,将其与利用PET图像分割参考区域算出的SUVR进行比较。结果显示:利用MRI分割参考区域算出的SUVR变异系数更小,离散程度更低,在相似的健康志愿者间具有更好的一致性,更好地消除了受试者间的个体差异。

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36. 基于超顺排碳纳米管技术的冷阴极X射线管研制
唐利华, 张国光, 周段亮, 柳鹏, 姜开利
核技术    2020, 43 (4): 40401-040401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.040401
摘要47)   HTML6)    PDF(pc) (1166KB)(34)    收藏

冷阴极X射线管是静态CT系统的关键部件。自从超顺排碳纳米管阵列被发现后,其被用于X射线管中的研究就逐渐展开。通过设计一款新的X射线管结构并采用一套新的X射线管制备工艺开展了冷阴极X射线管研制工作。采用乙炔为碳源气,用化学气相沉积法,制备出超顺排碳纳米管阵列;然后将其作为电子源,研制了一种基于超顺排碳纳米管技术的冷阴极X射线管,并对其进行了性能测试。从绘制的I-V特性曲线分析,当栅极电压为2 373 V时,得到最大发射电流为5.0 mA;使用小孔成像法测得的X射线焦点尺寸为0.6 mm×1.6 mm。在阳极高压130 kV以下,研制的X射线管工作稳定。本研究为研制脉冲X射线源以及静态CT安检系统奠定了基础。

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37. 激光康普顿散射产生带轨道角动量的X射线方案研究
耿和平, 武海龙, 陈建辉, 赵振堂
核技术    2020, 43 (7): 70201-070201.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.070201
摘要47)   HTML1)    PDF(pc) (1463KB)(46)    收藏

涡旋光束是一种带有螺旋形波前结构和轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的光束,在光学操控领域极具应用潜力,并在近几年逐渐成为了X射线物理和X射线光学领域的热门研究课题。近些年,国际上已有多家科研机构就X射线涡旋光束(XOAM)的产生进行了实验和理论研究。本文设计了一个可产生能量约为1 keV的XOAM的方案,该方案采用高功率圆极化激光与相对论电子束发生激光康普顿散射(Laser Compton Scattering,LCS)的方法来产生XOAM光束,该方法具有小型化、可产生更高能量涡旋光束的特点。

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38. 在线加钚模式下的熔盐堆钍铀燃料可持续性研究
郁长清, 朱贵凤, 夏少鹏, 邹杨, 余笑寒
核技术    2020, 43 (3): 30601-030601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030601
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基于FLiBe载体盐,Th/233U启堆,仅通过在线添加反应堆级钚,以实现熔盐堆233U的自持和焚烧反应堆级钚的能力。采用单栅元模型,分析其在不同熔盐体积比、不同中子损失率下233U的自持和钚的利用性能。研究发现:在熔盐体积占比为10%~85%的较大范围内都可以实现233U自持,其中约43%熔盐体积比下233U增殖效果最佳。与此同时,43%熔盐占比下对钚的依赖最大,在熔盐体积比较小和较大时对钚的依赖较小;在熔盐体积比较小时更有利于钚的利用,其中在熔盐体积比为10%~15%时钚的焚烧率最大,约为75%。此外,中子损失率与钚的依赖近似呈正比关系,对233U自持性能影响较小。

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39. 燃料包壳破损条件下裂变气体释放模拟实验研究
李磊豪, 董冰, 李晨悦, 尹俊连, 王德忠
核技术    2019, 42 (12): 120601-120601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2019.hjs.42.120601
摘要43)   HTML3)    PDF(pc) (960KB)(31)    收藏

反应堆燃料包壳破损发生时需要判断其破损程度,为系统及时作出响应提供参考依据。目前使用逃脱率系数表征压水堆燃料包壳的破损程度,但对于裂变气体释放机理缺乏研究。本文采用实验方法研究燃料包壳破损时,非稳态过程中冷却剂压力和温度对裂变气体释放的影响。实验装置基于几何相似性、流动相似性以及闪蒸相变相似性设计,考察了在子通道内冷却剂压力与温度对裂变气体释放的影响,以及闪蒸对非稳态过程中裂变气体逃脱率的影响。实验结果表明:在选取的0.5 mm破口尺寸下,非稳态过程对于气体释放速率没有明显影响,实验中长期逃逸率保持稳定,释放过程符合一级动力学方程。同样冷却剂压力下,冷却剂温度从90 ℃增长到110 ℃时,长期逃逸率增长。同样冷却剂温度下,回路压力从0.3 MPa增长到0.5 MPa,长期逃逸率则下降。长期逃逸率与过冷度负相关,表明燃料包壳破口处的液膜对于裂变气体释放有影响。

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40. 紧急停堆棒落棒时间对熔盐堆反应性引入瞬态的影响
王凯, 焦小伟, 杨群, 吴燕华, 王超群, 何兆忠
核技术    2020, 43 (9): 90606-090606.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.090606
摘要43)   HTML2)    PDF(pc) (1823KB)(44)    收藏

紧急停堆棒落棒时间是影响反应堆安全特性的重要参数,以2 MW钍基熔盐堆为研究对象,采用RELAP5-TMSR(Reactor Excursion and Leak Analysis Program-Thorium Molten Salt Reactor)程序,建立熔盐堆系统的瞬态行为分析模型,对控制棒提棒速度的敏感性进行分析,并重点分析探索紧急停堆棒落棒时间对熔盐堆反应性引入瞬态后果的影响规律。结果表明:即使紧急停堆棒落棒时间达到10 min,哈氏合金的最高温度也仅为708.2 °C,燃料盐最高温度为709.2 °C,均低于安全允许限值,表明该熔盐堆具有良好的应对反应性引入事件的能力。

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中国科学引文数据库(CSCD)
CNKI中国知网
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中国生物医学文献服务系统 (SinoMed)
中文生物医学期刊文献数据库 (CMCC)
中国生物医学期刊引文数据库 (CMCI)