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2020年, 第43卷, 第12期
 刊出日期:2020-12-15

上一期      
应用综述
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
2020 (12):  120001-120001.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120001
摘要 ( 99 )   HTML ( 11 )   PDF(1884KB) ( 86 )  

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。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
同步辐射技术及应用
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
2020 (12):  120101-120101.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120101
摘要 ( 44 )   HTML ( 3 )   PDF(2671KB) ( 18 )  

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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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
2020 (12):  120102-120102.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120102
摘要 ( 29 )   HTML ( 6 )   PDF(2132KB) ( 17 )  

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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加速器技术、射线技术及应用
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
2020 (12):  120201-120201.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120201
摘要 ( 29 )   HTML ( 2 )   PDF(2352KB) ( 20 )  

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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衍射极限储存环注入薄切割磁铁设计仿真与磁场测量
童金,谷鸣,刘波,刘永芳
2020 (12):  120202-120202.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120202
摘要 ( 29 )   HTML ( 1 )   PDF(1582KB) ( 15 )  

衍射极限储存环(Diffraction-Limited Storage Ring,DLSR)光源具有高亮度、高稳定性和极佳横向相干性等特点;快冲击器(如strip-line kicker)搭配薄切割磁铁在轴注入的方式解决了DLSR中传统局部脉冲凸轨方式束流无法注入的难题。对切割板小于1 mm的涡流板型切割磁铁开展理论计算、仿真分析、制造组装和磁场测量等研究,利用磁场分析软件Opera 2D/3D对薄切割磁铁主漏场及涡流场随时间演变等过程进行分析,重点关注薄切割板结构和工艺优化。三维动态计算和磁场相关参数实测表明,该薄切割磁铁切割板外3 mm处主漏场积分峰值比优于0.1%的物理指标,为未来先进光源储存环注入设计奠定了一定基础。

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核化学、放射化学、放射性药物和核医学
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
2020 (12):  120301-120301.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120301
摘要 ( 30 )   HTML ( 12 )   PDF(1499KB) ( 53 )  

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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核电子学与仪器
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
2020 (12):  120401-120401.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120401
摘要 ( 45 )   HTML ( 1 )   PDF(1816KB) ( 31 )  

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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核物理、交叉学科研究
核废物桶放射性检测的螺旋γ扫描技术
唐新海,顾卫国,杨桧,王德忠
2020 (12):  120501-120501.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120501
摘要 ( 25 )   HTML ( 1 )   PDF(1536KB) ( 28 )  

螺旋γ扫描(Helical Gamma Scanning,HGS)技术在分段γ扫描(Segmented Gamma Scanning,SGS)技术的基础上,改进了扫描方式和重建算法,实现了连续扫描测量。针对三种放射性核素在不同密度介质的400 L废物桶中的情况,采用蒙特卡罗方法验证了HGS技术的准确性。结果显示:低密度时,SGS的均方根误差超过8%,而HGS的均方根误差控制在6.5%以内;中密度时,SGS的重建误差均偏小55%以上,严重低估废物桶的放射性危险,而HGS可以有效检测到位于废物桶两端的放射性核素。相比于SGS的测量时间,HGS至少可以节约一半。整体而言,HGS技术适用于低中密度400 L废物桶的放射性检测,且测量时间优于SGS技术和层析γ扫描(Tomographic Gamma Scanning,TGS)技术,测量精度优于SGS技术。

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非易失性阻变存储器总剂量效应试验研究
常思远,杨生胜,文轩,安恒,王鷁,曹洲,银鸿
2020 (12):  120502-120502.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120502
摘要 ( 13 )   HTML ( 1 )   PDF(1087KB) ( 6 )  

存储器作为航天器电子系统不可或缺的一部分,在航天应用中需要有良好的抗辐射能力。阻变存储器(Resistive Random Access Memory,RRAM)是一种新型的非易失性半导体存储器,性能优良,但对其辐射效应的研究较少。本文侧重于在理论分析的基础上,结合60Co γ射线辐照试验得到的结果对RRAM的总剂量效应失效机理进行分析研究。首先,通过对RRAM中单个MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管总剂量效应的分析,提出器件失效机理的两个假设,然后对写入不同初始数据的器件进行有针对性的辐照试验,对不同累积剂量时存储器的数据读取功能和静态工作电流进行测量,统计得到的结果验证了假设的正确性。研究结果表明:RRAM辐照敏感单元为存储阵列,RRAM读取功能失效是由于MOS管在辐照下产生漏电流,导致读电路的电平输出状态改变而引起的。

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核能科学与工程
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
2020 (12):  120601-120601.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120601
摘要 ( 38 )   HTML ( 4 )   PDF(4253KB) ( 22 )  

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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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
2020 (12):  120602-120602.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120602
摘要 ( 28 )   HTML ( 1 )   PDF(836KB) ( 20 )  

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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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432)      PDF(pc) (6093KB)(6259)    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206)      PDF(pc) (1792KB)(4835)    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430)      PDF(pc) (1625KB)(3599)    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444)      PDF(pc) (1946KB)(3279)    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485)      PDF(pc) (677KB)(3022)    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358)      PDF(pc) (1225KB)(2977)    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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被引次数: Baidu(10)
7. 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1056)      PDF(pc) (1146KB)(2776)    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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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500)      PDF(pc) (1714KB)(2771)    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. 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671)      PDF(pc) (913KB)(2713)    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453)      PDF(pc) (1105KB)(2677)    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418)      PDF(pc) (1953KB)(2514)    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911)      PDF(pc) (2109KB)(2484)    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. 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550)      PDF(pc) (1612KB)(2444)    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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14. 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434)      PDF(pc) (1691KB)(2432)    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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15. 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504)      PDF(pc) (473KB)(2430)    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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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470)      PDF(pc) (569KB)(2407)    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468)      PDF(pc) (732KB)(2393)    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308)      PDF(pc) (273KB)(2388)    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546)      PDF(pc) (784KB)(2358)    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440)      PDF(pc) (2256KB)(2307)    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470)      PDF(pc) (579KB)(2266)    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450)      PDF(pc) (1674KB)(2258)    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. 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469)      PDF(pc) (658KB)(2252)    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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24. 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241)      PDF(pc) (5349KB)(2249)    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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25. 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313)      PDF(pc) (1384KB)(2238)    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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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558)      PDF(pc) (704KB)(2201)    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765)      PDF(pc) (911KB)(2188)    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255)      PDF(pc) (3938KB)(2170)    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807)      PDF(pc) (716KB)(2144)    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620)      PDF(pc) (4976KB)(2111)    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367)      PDF(pc) (1552KB)(2107)    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. 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425)      PDF(pc) (2008KB)(2106)    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. 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343)      PDF(pc) (3229KB)(2090)    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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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448)      PDF(pc) (5036KB)(2070)    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463)      PDF(pc) (1254KB)(2053)    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220)      PDF(pc) (2372KB)(2029)    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346)      PDF(pc) (905KB)(2024)    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305)      PDF(pc) (1144KB)(2020)    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249)      PDF(pc) (9293KB)(2001)    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418)      PDF(pc) (782KB)(1973)    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1508)   HTML95)    PDF(pc) (5822KB)(941)    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. 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259)   HTML10)    PDF(pc) (790KB)(143)    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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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180)   HTML5)    PDF(pc) (2356KB)(62)    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. 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150)   HTML10)    PDF(pc) (1311KB)(188)    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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5. 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129)   HTML33)    PDF(pc) (796KB)(70)    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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6. 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125)   HTML8)    PDF(pc) (689KB)(98)    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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7. 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116)   HTML6)    PDF(pc) (2678KB)(49)    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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8. 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115)   HTML4)    PDF(pc) (783KB)(71)    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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9. 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111)   HTML10)    PDF(pc) (1056KB)(58)    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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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105)   HTML7)    PDF(pc) (1169KB)(33)    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. 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100)   HTML12)    PDF(pc) (1410KB)(69)    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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12. 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99)   HTML11)    PDF(pc) (1884KB)(86)    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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13. 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95)   HTML7)    PDF(pc) (1377KB)(132)    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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14. 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92)   HTML2)    PDF(pc) (1823KB)(56)    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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15. 基于碳纳米管场致发射阴极的可变焦X射线管
唐华平, 陈志强, 刘昂, 秦占峰, 何武, 张庆辉
核技术    2020, 43 (3): 30203-030203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030203
摘要92)   HTML3)    PDF(pc) (1186KB)(47)    收藏

移动数字化X射线摄影(Digital Radiography,DR)是目前医疗成像领域的热点研究方向,为更好地适用于移动DR设备研制了一种新型X射线管。为了解决热阴极射线管启动慢和无效辐射剂量大等问题,使用碳纳米管阴极代替传统热阴极,并通过主动聚焦机制实现焦斑大小的灵活调整,以便满足不同的临床应用需求。通过设计阶段的数值模拟和设计样品的实际测试,研制的X射线管实现了最大阳极电压110 kV,最大阳极电流70 mA,焦斑大小调整范围0.9~1.9(IEC 标准焦斑值)的指标,同时给出了4 种不同临床应用场景下对应射线管的不同的工作参数。该射线管具有启动快、功耗低、无效辐射剂量小、应用场景广泛等特点,非常适合应用于移动DR设备中。

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16. 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91)   HTML11)    PDF(pc) (1359KB)(31)    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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17. 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87)   HTML8)    PDF(pc) (1028KB)(45)    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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18. 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87)   HTML12)    PDF(pc) (989KB)(63)    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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19. 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86)   HTML6)    PDF(pc) (1166KB)(54)    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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20. 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86)   HTML10)    PDF(pc) (2475KB)(43)    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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21. 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82)   HTML5)    PDF(pc) (957KB)(41)    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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22. 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
摘要82)   HTML6)    PDF(pc) (1750KB)(64)    收藏

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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23. 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
摘要82)   HTML5)    PDF(pc) (2117KB)(48)    收藏

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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24. 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79)   HTML10)    PDF(pc) (1315KB)(33)    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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25. 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79)   HTML10)    PDF(pc) (2087KB)(42)    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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26. 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77)   HTML6)    PDF(pc) (2813KB)(65)    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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27. 基于PepS的高温核一级管道蠕变疲劳分析方法研究
龚玮, 张小春, 王晓艳, 薛静怡, 傅远
核技术    2020, 43 (3): 30606-030606.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.030606
摘要74)   HTML3)    PDF(pc) (836KB)(19)    收藏

钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor-Liquid Fuel,TMSR-LF1)回路管道最高运行温度达650 ℃,高温服役下的管道蠕变-疲劳损伤分析及评定至关重要。目前仅ASME-BPVC-III-5-HBB规范中有适用于高温核一级管道的蠕变-疲劳损伤暂行评定方法,但该方法对于复杂管道系统使用起来过于繁琐。本文旨在使用管道分析软件PepS软件实现高温核一级复杂管系的分析与结构完整性评估。首先结合管道结构在多种载荷组合作用下的截面应力状态解析解,进行管道截面应力分析及应力线性化,并将结果与有限元数值解进行对比分析,两者的误差结果基本一致。随后,利用PepS软件对TMSR-LF1回路管道进行了力学分析和结构完整性评估,结其蠕变疲劳损伤结果位于包络线以内,满足蠕变疲劳极限的要求。该研究将管道分析软件与ASME评定规范进行了有效衔接,明确了评定方法,实现了高温核一级复杂管系的蠕变疲劳评估。

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28. 同步辐射小角X射线散射数据批量预处理程序PreSAXS1.0
李小芸, 李秀宏
核技术    2020, 43 (9): 90101-090101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.090101
摘要74)   HTML6)    PDF(pc) (2637KB)(48)    收藏

随着同步辐射小角X射线散射(Small-angle Scattering of X-ray,SAXS)技术的快速发展,很大程度提高了散射实验的速度。对于高通量散射实验采集到的海量原始数据,尽管已有国际通用的批量处理软件,但对于高通量表征产生的海量数据进行快速处理还存在难度,国内尚无批量处理程序可用。因此根据实验需求,自行编写了SAXS数据批量处理程序PreSAXS1.0。该程序基于MATLAB平台开发,其功能包括:小角X射线散射实验数据的自动背底扣除、二维散射图像中心定位、样品到探测器距离的校正、批量二维散射图转换成一维曲线。数据以文本格式保存,可直接打开查看并可供相关软件作进一步的分析。

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29. 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72)   HTML2)    PDF(pc) (1529KB)(43)    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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30. 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
摘要70)   HTML8)    PDF(pc) (1296KB)(31)    收藏

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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31. 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69)   HTML3)    PDF(pc) (2206KB)(50)    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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32. 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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33. 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
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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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34. 压水堆核电厂蒸汽发生器传热管道破裂事故源项的计算分析
樊雨轩, 张竞宇, 王晓东, 陈义学, 郭庆洋, 梁秋莹, 熊雯雯
核技术    2020, 43 (6): 60005-060005.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060005
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当压水堆核电厂发生事故后,带有放射性的核素会通过破损处释放到环境中,从而危害核电厂周边环境及相关人员的安全,因此对事故后释放到环境中的放射性源项分析,对于核电厂的辐射防护具有重要意义。本文根据事故发生的频率以及后果严重程度,选取蒸汽发生器传热管破裂事故(Steam Generator Tube Rupture,SGTR)进行分析。事故分为事故前碘尖峰释放和事故并发碘尖峰释放两种事故工况, 建立事故后放射性核素迁移和扩散计算模型,同时使用先进压水堆AP1000参数进行计算验证,并重点关注惰性气体和挥发性核素碘在环境中的放射性活度。计算结果显示:使用文中计算模型计算的放射性源项与设计源项比较一致,在两种工况下,惰性气体的释放活度与设计源项吻合较好,但碘的释放活度有明显差别。

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35. 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
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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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36. 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
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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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37. 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
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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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38. 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61)   HTML3)    PDF(pc) (2012KB)(45)    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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39. 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60)   HTML4)    PDF(pc) (2218KB)(45)    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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40. 改进辛普森-SNIP算法在航空γ仪器谱本底扣除中的应用
杨津, 李飞, 葛良全, 张庆贤, 熊茂淋, 孙坤, 谷懿
核技术    2020, 43 (6): 60401-060401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060401
摘要57)   HTML3)    PDF(pc) (763KB)(33)    收藏

航空γ能谱测量中的本底计数主要是由于康普顿散射效应、γ射线在探测器灵敏体积内产生的小角度散射、电子噪声等干扰因素使能谱的能量区间的计数出现偏差。本底扣除是航空γ测量和解谱工作的重要任务之一。统计敏感的非线性迭代剥峰(Statistics-sensitive Nonlinear Iterative Peak-clipping,SNIP)算法具有简单而稳定的数学结构,自20世纪80年代起便被应用在γ仪器谱本底扣除中。但原始SNIP扣本底算法易受到峰宽参数的影响,且迭代过程中的收敛速度缓慢,导致运行时间延长。因此本文基于具有较高代数精度的辛普森公式的思想,对原始算法中的第二步SNIP迭代过程进行改进。结果表明:改进后的SNIP算法完整保存了原始算法简洁、高效的优点,同时选择了合适的变换宽度,准确度可提高41.8%,算法整体运行效率可提高2.53%,具有更优秀的本底扣除效果。

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