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2021年, 第44卷, 第4期
 刊出日期:2021-04-15

上一期      
同步辐射技术及应用
基于腔式探头的高分辨率束团电荷量测量方法研究
曹珊珊,冷用斌,袁任贤,赖龙伟,陈健
2021 (4):  40101-040101.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040101
摘要 ( 2 )   HTML ( 0 )   PDF(3276KB) ( 2 )  

束团电荷量是粒子束流最基本的特征参数,精确的电荷量测量和控制对于装置的运行以及束损的监测和安全联锁具有非常重要的作用。上海软X射线自由电子激光装置(Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Device,SXFEL)中加入了电荷量反馈环路,以期实现束团电荷量的精确控制并满足单束团实时电荷测量分辨率好于0.5%的要求,为此开展了高分辨率束团电荷量测量研究。由于腔式探头具有灵敏度高、原始信号信噪比高、近轴情况下位置无关等特点,因此被用作本研究中的束团电荷量信息拾取探头。传统的腔式探头通常采用单腔外本振的信号处理方案,要求额外提供特定频率的本振信号。为进一步简化系统,在此基础上提出一种新的双腔混频方案,该方案具有独立于本振频综及同步定时信号工作的特点。为了对比两种方案的性能优劣,对两种方案的实施效果进行了定性和定量分析。基于SXFEL装置的束流实验结果表明:单腔外本振混频方案电荷测量分辨率好于0.07%,双腔混频方案分辨率好于0.2%,前者的分辨率好于后者但二者均满足SXFEL用户装置要求。

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
微型X射线管金刚石光学窗口性能的模拟研究
邢义强,赵剑锟,李蔚成,刘义保,刘薇,姜爽
2021 (4):  40201-040201.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040201
摘要 ( 4 )   HTML ( 0 )   PDF(1382KB) ( 1 )  

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

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虚拟单点源构建医用直线加速器束流模型的探讨
李惠娟,焦胜修,陈仲本,刘小伟
2021 (4):  40202-040202.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040202
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(1747KB) ( 0 )  

给出一种医用直线加速器X射线束流的虚拟单点源模型,并通过对实际测量的剂量分布进行拟合建模,探讨了模型的可用性。模型将X射线的束流分为原射线和散射线,原射线建模为各向异性点源,散射线建模为强度与射野相关的点源,而模型的参数通过对实测水体模中的吸收剂量分布进行拟合得到。结果显示:对于Varian Trilogy 6 MV直线加速器,模型给出的剂量分布与实测的剂量分布很好地符合,总散射因子(SCP)的测量值与拟合值差异小于1.5%。对于3 cm×3 cm、10 cm×10 cm、40 cm×40 cm射野,从水下深度1.4 cm(最大剂量深度)到水下深度20 cm,深度剂量分布的拟合值与测量值的平均差异分别为1.3%、1.3%和1.1%。在水下深度10 cm处,离轴剂量比(Off Axis dose Ratio,OAR)大于90%的离轴剂量的拟合值与测量值的平均差异分别为2.35%、0.75%和0.53%。这些结果表明X射线束流虚拟点源模型可很好地重建体模内的吸收剂量。

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重离子治癌点扫描动态电流实时反馈系统设计
姜浩宇,赵江,周忠祖,王德志,高大庆
2021 (4):  40203-040203.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040203
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(2583KB) ( 0 )  

重离子治癌中的点扫描治疗是一种精确的放疗方法,点扫描治疗的过程就是扫描电源快速实时改变电流的过程。点扫描束流位置控制的精度取决于扫描电源的重复性和模型参数的稳定性,但点扫描中位置电流的变化快、幅值小,且容易被噪声淹没,使得治疗终端远程精确获取这种扫描动态电流存在一定的难度。为快速分析和优化点扫描位置电流的精度和重复性,基于Xilinx公司的新一代可扩展处理系统Zynq-7000 SoCx平台,结合高速光纤通信与PCI-E(Peripheral Component Interface Express)串行总线技术设计并实现了一种点扫描动态电流的实时反馈系统。经过兰州重离子治疗装置现场测试,该系统能实时获取点扫描的位置电流点阵并进行偏差计算,实测位置电流偏差为0.106 8 A,满足小于0.17 A的设计要求。为点扫描位置电流的精度控制及优化提供了一种有效的技术手段。

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基于改进型灰狼算法的γ能谱解析应用研究
刘薇,赵剑锟,刘义保,李蔚成,邢义强
2021 (4):  40204-040204.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040204
摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF(2018KB) ( 4 )  

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

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核化学、放射化学、放射性药物和核医学
ZIF-8负载柠檬酸包覆纳米零价铁复合物的制备及其对U(VI)的吸附性能研究
何江,高飞,张峰,冯峰,石仕泷,刘军
2021 (4):  40301-040301.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040301
摘要 ( 5 )   HTML ( 1 )   PDF(2501KB) ( 4 )  

合成了一种ZIF-8负载柠檬酸包覆的纳米零价铁复合物(nZVI@CA/ZIF-8),并研究了其对U(VI)的吸附性能和机理。研究表明:nZVI@CA/ZIF-8对U(VI)的吸附量随着初始pH、U(VI)初始浓度和温度的升高而增大,在较高钠离子浓度 (0.5 mol?L-1)条件下依然保持较好的吸附U(VI)性能。在铀初始浓度为50.00 mg?L-1、pH为4.0、反应温度为25 ℃的条件下,复合物对U(VI)的平衡吸附量约达到(110.0±5.0) mg?g-1。该吸附过程表现为自发吸热的单层表面化学吸附,可用准二级动力学和Langmuir等温模型加以描述。比表面积(Brunauer-Emmett-Teller,BET)测试结果表明:nZVI@CA/ZIF-8具有多孔结构和较大比表面积(1 271 m2?g-1)。X射线衍射(X-ray Diffraction Spectra,XRD)、扫描电镜和能谱仪(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM/EDS)证实了nZVI@CA/ZIF-8兼具ZIF-8和nZVI的晶体结构及显微形貌。X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)和红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectra,FTIR)分析结果表明:U(VI)能被nZVI颗粒还原为U(IV),并以UO2形式赋存于复合物表面,nZVI@CA/ZIF-8亦可通过形成Zn-O-U配位键络合水溶液中的U(VI)。

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核电子学与仪器
便携式LaBr3(Ce) γ谱仪稳谱技术研究
陈宸,吴桓
2021 (4):  40401-040401.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040401
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(1577KB) ( 0 )  

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

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一种用于高温高压环境高量程辐射监测仪的研制
孙光智,邱顺利,肖伟,曾乐,刘海峰,裴煜,葛孟团,周宇琳,程辉
2021 (4):  40402-040402.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040402
摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF(1220KB) ( 1 )  

在核电站事故工况下,需要对高温、高湿、高气压的安全壳内环境进行辐射监测。研制了一种可用于反应堆安全壳内高温高压环境下的超高量程γ辐射剂量率在线监测仪,包括该监测仪整体布局设计、电离室探测器的结构设计与耐压性能的计算验证、以及基于电流-电压-频率变换的宽量程弱电流测量电路的设计。该监测仪适用于安全壳内的电离室探测器可承受200 ℃高温、0.7 MPa高压的冷却剂丧失事故(Lose of Coolant Accident,LOCA)环境。利用标准辐射场和大型辐照装置对监测仪进行了标定校准试验,并利用LOCA试验舱进行了高温高压蒸汽模拟试验。测试结果表明:监测仪在1 mGy·h-1~50?000 Gy·h-1量程范围内灵敏度线性良好,在LOCA事故环境下输出信号稳定,适用于事故工况下的γ辐照监测。

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在线环境氡浓度测量的离子脉冲电离室研制
邱天力,李蒙,魏向伦,杨贺润,马朋,鲁辰桂,段利敏,胡荣江,何周波,梁珺成,张明
2021 (4):  40403-040403.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040403
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(1085KB) ( 0 )  

氡(Rn)及其子体对人体呼吸器官有严重危害,为避免有害辐射,需准确测量环境空气中的氡浓度。氡及其子体衰变放出的α粒子能将空气分子电离,据此研发了一套基于离子脉冲电离室的探测器系统,实现对单个辐射粒子的信息记录和空气中的浓度准确测量。该探测器通过双屏蔽结构来有效抑制噪声,并采用离子脉冲收集方式,通过示波器波形采样来获取数据。探测器的工作电压区间为 -400 ~ -1?200?V,对241Am衰变产生的α粒子的能量分辨半峰全宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)达到了17%,并在不同地点对空气中的氡含量进行了测量,得到有效信号和计数。测量结果表明:该地点符合GB/T 50325?2020对室内氡浓度的规定。

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硅漂移探测器时间分辨优化仿真研究
虞年,徐玉朋,蔡严克,祝宇轩,赵晓帆,陈灿
2021 (4):  40404-040404.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040404
摘要 ( 3 )   HTML ( 2 )   PDF(1404KB) ( 3 )  

硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)中电荷包的漂移时间(μs·cm-1)与粒子入射位置到读出电极距离有关,而且通常不能直接测量,其不确定性是影响探测器时间分辨的主要原因。漂移时间和电荷灵敏放大器(Charge Sensitive Amplifier,CSA)输出信号上升时间之间有明显的对应关系,利用三角成形和梯形成形信号的脉冲幅度比可测量上升时间,从而得到漂移时间。对脉冲幅度比测量网络进行了建模仿真,研究了脉冲幅度比与CSA输出信号间的关系,以及SDD和CSA电子学噪声对脉冲幅度比的影响。结果显示:脉冲幅度比只与上升时间有关,可通过幅度比测量漂移时间。通过优化成形网络的成形参数可以控制电子学噪声的影响,使修正后的到达时间测量精度提高一个数量级左右。

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核物理、交叉学科研究
基于CLYC探测器的可控源中子孔隙度测井数值模拟研究
周悦,于华伟,王猛,杜本强,刘志杰
2021 (4):  40501-040501.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040501
摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF(968KB) ( 2 )  

利用Cs2LiYCl6:Ce(CLYC)探测器替代中子孔隙度测井中的3He中子探测器,已成为石油测井仪器发展的新思路。为探究在中子孔隙度测井中使用新型探测器的可行性,通过蒙特卡罗模拟,研究了CLYC探测器在不同6Li纯度和探测器尺寸下的热中子计数通量,同时与不同内部气压下的3He探测器热中子计数结果进行对比;另外根据仪器使用不同探测器时获取的中子孔隙度响应,验证了CLYC探测器的可替换性。研究表明:新型CLYC探测器在6Li纯度高、探测器尺寸大时热中子计数效率高;相比于3He中子探测器,热中子探测效率较低的CLYC探测器经过源距组合分析优化后,得到的中子近远比响应结果与3He中子探测器近似,能够有效应用于地层孔隙度获取。

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核能科学与工程
基于COMSOLCOPRA熔融池实验仿真研究
朱光昱,闵金坤,张丽,元一单
2021 (4):  40601-040601.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040601
摘要 ( 1 )   HTML ( 0 )   PDF(1102KB) ( 0 )  

基于COMSOL Multiphysics软件的非等温流动模块建立了一种适用于熔融池的仿真计算模型。采用相变材料模型模拟实验中的非共晶摩尔比例20%NaNO3-80%KNO3熔融物,通过将实验台架顶端封闭腔的辐射换热转化为表面对外界环境辐射边界条件,对COPRA(COrium Pool Research Apparatus)实验的湍流场和传热相变过程进行了仿真模拟。仿真结果表明:熔融池内除了存在明显的自然对流外还存在大量的涡流,且在稳态下熔融池内会出现明显的热分层结构。受自然对流和重力影响,冷却壁面附近熔融物结壳的厚度沿冷却壁面随熔融池圆弧壁面径向角度增加而减小。

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熔盐堆石墨控制棒套管碳纤维布增强工艺及性能研究
黄波,江鸿,贺周同,刘方刚,唐辉,周兴泰
2021 (4):  40602-040602.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040602
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(2191KB) ( 0 )  

在熔盐堆中需要设置控制棒套管,以实现控制棒在反应堆中的自由升降。石墨是理想的控制棒套管材料,但石墨强度与韧性不足,是其作为熔盐堆控制棒套管需要解决的主要问题。首先,在真空环境下用先驱体溶液预浸渍碳纤维布,并将其以一定的张力缠绕在石墨管上。其次,通过先驱体浸渍裂解工艺多次循环压力浸渍、固化、碳化制备不同增密次数和缠绕层数的样品。然后,对碳纤维布增强石墨管材样品和参照样品进行力学性能测试。最后,对测试损伤样品进行微观结构、失效方式分析,进而优化制备工艺以提升材料性能。结果表明:采用碳纤维布缠绕工艺以及先驱体浸渍裂解法可以很大程度上克服石墨管的强度及韧性不足的缺点,有望用于熔盐堆控制套管的制备。

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基于确定论方法的液态燃料熔盐堆燃料管理程序开发及验证
虞凯程,程懋松,戴志敏
2021 (4):  40603-040603.  DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.040603
摘要 ( 0 )   HTML ( 0 )   PDF(1451KB) ( 0 )  

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

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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453)      PDF(pc) (6093KB)(6420)    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207)      PDF(pc) (1792KB)(5086)    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459)      PDF(pc) (1625KB)(3770)    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450)      PDF(pc) (1946KB)(3338)    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529)      PDF(pc) (677KB)(3302)    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385)      PDF(pc) (1225KB)(3023)    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. 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1099)      PDF(pc) (1146KB)(2878)    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506)      PDF(pc) (1714KB)(2827)    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691)      PDF(pc) (913KB)(2751)    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489)      PDF(pc) (1105KB)(2724)    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. 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491)      PDF(pc) (732KB)(2696)    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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12. 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329)      PDF(pc) (273KB)(2644)    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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13. 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580)      PDF(pc) (784KB)(2584)    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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14. 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425)      PDF(pc) (1953KB)(2567)    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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15. 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938)      PDF(pc) (2109KB)(2535)    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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16. 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470)      PDF(pc) (1691KB)(2513)    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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17. 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565)      PDF(pc) (1612KB)(2489)    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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18. 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824)      PDF(pc) (716KB)(2474)    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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19. 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517)      PDF(pc) (473KB)(2453)    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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20. 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481)      PDF(pc) (569KB)(2447)    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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21. 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496)      PDF(pc) (658KB)(2403)    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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22. 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789)      PDF(pc) (911KB)(2391)    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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23. 基于加速器7Li(p,n)反应的硼中子俘获治疗中子源的优化设计
李长楷,马英杰,汤晓斌,谢 芹,耿长冉,陈 达
核技术    2013, 36 (9): 90203-090203.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.090203
摘要458)      PDF(pc) (2256KB)(2335)    收藏

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

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24. EPICS环境下的软件规范管理
雷 蕾,韩利峰,徐海霞,李勇平
核技术    2015, 38 (6): 60501-060501.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.060501
摘要494)      PDF(pc) (579KB)(2319)    收藏
EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)控制系统与商用的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)软件相比,还没有统一的方式进行软件规范管理。各个科学装置EPICS软件的布局及调用方式千差万别,完全随开发人员的喜好决定。对于诸如钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)、热核聚变堆、质子治疗等项目,软件模块的科学规范管理尤为重要,它能够从结构上保障系统的可靠性、可维护性和易用性。本文结合Linux目录配置标准(Filesystem Hierarchy Standard, FHS)、软件包管理器(Red Hat Package Manager, RPM)以及系统编程等技术,针对TMSR EPICS仪控系统核心软件模块进行目录管理、软件包管理和服务管理,实现核心软件的自动化部署、开机自启动及规范调用。经测试,该套方案运行良好,大量减少了人工操作,有助于实现TMSR仪控系统软件平台的统一和完全自动化。
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25. CPR1000反应堆三维数值模拟分析及验证
张明乾,冉小兵,刘言午,于晓雷,朱明莉
核技术    2013, 36 (10): 100601-100601.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.100601
摘要245)      PDF(pc) (5349KB)(2300)    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. 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458)      PDF(pc) (1674KB)(2278)    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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27. 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328)      PDF(pc) (1384KB)(2257)    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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28. 用γ能谱全能峰计数率测量辐射剂量率的方法研究
贺 军,杨朝文
核技术    2014, 37 (07): 70403-070403.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.070403
摘要574)      PDF(pc) (704KB)(2238)    收藏
提出了通过γ能谱全能峰测量吸收剂量的方法,定义了全能峰角响应函数。采用蒙特卡罗方法计算了50 mm×50 mm NaI(Tl)探测器的平均角响应随射线能量的变化,用标准点源137Cs、60Co、152Eu、133Ba和参考辐射场137Cs、60Co、226Ra、241Am进行了实验验证。结果证明,在近似各向同性的条件下,对标准点源的测量结果与理论值相比误差小于2%,对参考辐射场的测量结果与电离室测量结果相差小于3%。该方法适合低能到高能的较宽能谱段剂量率测量,不仅能测出某种核素对总剂量率的贡献,且能同时分辨核素种类,无需实验刻度。
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29. 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261)      PDF(pc) (3938KB)(2232)    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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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626)      PDF(pc) (4976KB)(2148)    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. 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450)      PDF(pc) (2008KB)(2148)    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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32. 明代官窑釉里红瓷器SR-XRF微区线扫描分析
管 理,朱 剑,樊昌生,杨益民,陈栋梁,徐 伟,张 静,汪丽华
核技术    2013, 36 (7): 70103-070103.   DOI: DOI: 10.11889/j.0253-3219.2013.hjs.36.070103
摘要341)      PDF(pc) (1341KB)(2146)    收藏

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

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33. 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478)      PDF(pc) (1254KB)(2141)    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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34. 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388)      PDF(pc) (1552KB)(2135)    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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35. X射线源焦点尺寸的测试与对比分析
孙朝明,汤光平,李 强,王增勇
核技术    2015, 38 (11): 110202-110202.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.110202
摘要492)      PDF(pc) (5036KB)(2121)    收藏
射线源焦点的大小与形状对射线检测图像质量有重要的影响,但在射线检测中却很少对射线源焦点进行实测,这不利于准确控制射线检测图像质量。对射线源焦点的测量方法进行对比试验分析,以获得对射线源焦点进行评估的有效便捷方法。分别应用小孔成像板、星形测试卡、双线型像质计(Image quality indicator, IQI)等测试体,对工业应用的便携式X射线机进行了焦点尺寸测量。用星形测试卡、双线型像质计所测算的焦点尺寸一致性较好,但较之小孔成像的测量结果却存在较大偏差。实际检测时射线机焦点大小可能与标称值明显不同,有必要对射线焦点特性进行及时评价;双线型像质计可一定程度上代替星形测试卡的使用,便捷地实现图像不清晰度的测量、射线源焦点尺寸的评估。
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36. 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351)      PDF(pc) (3229KB)(2108)    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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37. 不同能量X和γ射线剂量等效性影响因素的蒙特卡罗方法研究
过惠平,吕汶辉,吕 宁,魏志浩
核技术    2014, 37 (01): 10203-010203.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2014.hjs.37.010203
摘要317)      PDF(pc) (1144KB)(2076)    收藏

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

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38. 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361)      PDF(pc) (905KB)(2049)    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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39. 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225)      PDF(pc) (2372KB)(2045)    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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40. 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254)      PDF(pc) (9293KB)(2034)    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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1. 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492)   HTML16)    PDF(pc) (790KB)(616)    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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2. 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210)   HTML6)    PDF(pc) (2356KB)(72)    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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3. 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200)   HTML11)    PDF(pc) (1311KB)(215)    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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4. 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192)   HTML9)    PDF(pc) (689KB)(183)    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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5. 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161)   HTML7)    PDF(pc) (2678KB)(76)    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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6. 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151)   HTML13)    PDF(pc) (1884KB)(118)    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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7. 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147)   HTML33)    PDF(pc) (796KB)(84)    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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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146)   HTML5)    PDF(pc) (783KB)(84)    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. 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138)   HTML14)    PDF(pc) (1410KB)(86)    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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10. 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131)   HTML2)    PDF(pc) (1529KB)(164)    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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11. 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131)   HTML7)    PDF(pc) (1169KB)(47)    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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12. 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126)   HTML11)    PDF(pc) (1359KB)(101)    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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13. 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126)   HTML7)    PDF(pc) (2637KB)(74)    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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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125)   HTML2)    PDF(pc) (1823KB)(65)    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124)   HTML6)    PDF(pc) (1750KB)(86)    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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16. 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121)   HTML5)    PDF(pc) (2117KB)(60)    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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17. 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119)   HTML6)    PDF(pc) (2813KB)(77)    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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18. 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116)   HTML3)    PDF(pc) (2206KB)(58)    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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19. 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114)   HTML13)    PDF(pc) (989KB)(73)    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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20. 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
摘要105)   HTML2)    PDF(pc) (823KB)(31)    收藏

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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21. 高能同步辐射光束线站轫致辐射吸收器设计
刘平成, 刘琼瑶, 马忠剑, 张会杰, 阎明洋, 王庆斌
核技术    2020, 43 (9): 90102-090102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.090102
摘要103)   HTML4)    PDF(pc) (2408KB)(92)    收藏

在建的北京高能同步辐射光源是一个储存环电子能量6 GeV、流强200 mA的同步辐射光源。轫致辐射吸收器是光束线站中位于第一光学棚屋内的长方体铅或钨块,用来阻挡来自直线节的气体轫致辐射。基于工程材料线站的实际布局,使用蒙特卡罗软件FLUKA模拟计算了高能同步辐射正常运行工况下气体轫致辐射在第一光学棚屋内产生的散射光子和光核反应中子的能谱和角分布。结果表明:轫致辐射吸收器可以很好的阻止气体轫致辐射的传播,但产生的光核反应中子较难被棚屋铅墙屏蔽,根据光核反应中子的分布,设计了铅和含硼聚乙烯组合屏蔽的方式,有效地降低了第一光学棚屋内外的中子剂量当量率。

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22. 上海18F-FDG PET-CT、PET-MR肿瘤显像报告要素规范
核技术    2021, 44 (1): 10001-010001.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010001
摘要102)   HTML26)    PDF(pc) (880KB)(395)    收藏
正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography,PET)是可以反应活体生化代谢的影像设备,将其
与X线计算机断层显像(X-ray Computed Tomography,CT)或磁共振成像(Magnetic Resonance,MR)结合起来,
既可以反应疾病的生化代谢特点,又可以反映组织病理结构。与PET-CT相比,PET-MR避免了CT带来的辐射,
有更高的软组织分辨率,且PET和MR是同步扫描,减少了扫描时间,提高了扫描质量,对病灶的形态、边界、周
围情况的显示更加清楚。但PET-MR检查价格较昂贵,且MR的高磁场环境也限制了其在植入心脏起搏器、人
工耳蜗、胰岛素泵等医疗设备人群中的应用。
对非核医学科的医师而言,检查报告是最直观的诊疗依据,一份高质量的报告可以提供丰富的信息,对疾
病的诊疗可发挥极其重要的作用,报告中对可疑肿瘤病灶形态学的描述和18F-FDG摄取值的改变缺一不可。因
此,为规范18F-FDG PET-CT 肿瘤显像报告和18F-FDG PET-MR 肿瘤显像报告,上海市核医学专家编制了上海
市18F-FDG PET-CT 肿瘤显像报告要素规范及上海市18F-FDG PET-MR肿瘤显像报告要素规范。本文将两个完
整的规范分别列出,并提供可供参考的报告模板及样例下载链接地址。
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23. 中国加速器驱动嬗变研究装置堆芯流量分配设计与优化
文俊,彭天骥,范旭凯,范大军,田旺盛,王大伟,顾龙
核技术    2020, 43 (7): 65-74.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.070601
摘要100)   HTML2)    PDF(pc) (1859KB)(62)    收藏

针对中国加速器驱动嬗变研究装置的液态铅铋冷却反应堆,采用计算流体力学软件对燃料组件的上下管座段以及堆芯的流动传热进行了三维计算。针对上下管座段的水力学分析,得到了部件阻力系数与流速、开口面积等参数的关系,为堆芯流量分配的设计工作奠定了基础。基于上述结果,采用多孔介质模型建立了全堆流动传热分析模型,针对流量分配问题进行了数值模拟,以功率份额为流量分配的参考依据,通过调整每盒燃料组件入口面积的大小,使得各个组件的流量分配份额与功率份额基本一致,冷却剂在组件出口处的温度分布得到了较好的展平。

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24. 脉冲高度权重技术测量197Au中子俘获截面
李鑫祥, 刘龙祥, 蒋伟, 任杰, 王宏伟, 范功涛, 曹喜光, 胡新荣, 张岳, 王俊文, 郝子锐, 姜炳, 王小鹤, 胡继峰, 王金成, 王德鑫, 张苏雅拉吐, 刘应都, 麻旭, 马春旺, 王玉廷, 安振东, 何健军, 苏俊, 张立勇
核技术    2020, 43 (8): 80501-080501.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080501
摘要94)   HTML4)    PDF(pc) (2184KB)(35)    收藏

脉冲高度权重技术是利用C6D6探测器测量中子俘获截面的一种数据处理方法。在中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)的反角白光中子源(Back-n)靶站上,通过测量金靶(197Au)的中子俘获截面,验证了该方法的可靠性。首先利用Geant4蒙特卡罗程序模拟给出了不同靶条件下的探测器效率,脉冲高度权重函数等基本项,使得加权后的探测器效率与γ能量成正比。然后通过实验测量了197Au中子俘获截面。结果表明:测量获得的中子俘获截面数据和ENDF/B-VIII.0评价数据相符合,同时发现随着实验靶尺寸的不同和质子束功率的增加,会使得实验本底的扣除误差越来越大。

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25. 高压X射线衍射的脉冲激光加热方法
崔巍然, 李晓东, 宫宇, 李延春, 杨栋亮, 张俊然, 徐逸轩
核技术    2020, 43 (8): 80101-080101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080101
摘要93)   HTML2)    PDF(pc) (1266KB)(30)    收藏

相对于传统的连续激光加热方法,脉冲激光加热能够显著缩短加热时间,从而有效阻止金刚石样品腔内各组分的化学反应。基于北京同步辐射装置(Beijing synchrotron radiation facility,BSRF)高压实验站原有的连续激光加热系统,建立了可应用于高压X射线衍射实验的脉冲激光加热方法。该方法利用信号发生器对脉冲激光器、测温电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)光谱仪以及X射线探测器进行同步控制,实现了脉冲激光对样品加热,并在加热周期内完成温度谱及高压衍射数据的同步采集。利用高压条件下的Pt样品,对脉冲激光加热过程中样品的温度稳定性、重复性以及温度梯度进行了测试,并完成了原位X射线衍射实验。该脉冲激光加热系统的搭建,为在BSRF高压实验站开展原位脉冲激光加热方法研究提供了条件,也为将来在北京高能同步辐射光源上实施相关方法奠定了基础。

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26. 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92)   HTML1)    PDF(pc) (1463KB)(72)    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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27. 尖峰脉冲成形算法改进与性能分析
范新洋, 王敏, 洪旭, 杨体波, 廖光辉, 欧阳周璇
核技术    2021, 44 (1): 10402-010402.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010402
摘要92)   HTML6)    PDF(pc) (3123KB)(37)    收藏

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

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28. 时变工作点分析算法在上海光源的应用研究
杨星,赖龙伟,陈方舟
核技术    2020, 43 (12): 120101-120101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120101
摘要91)   HTML5)    PDF(pc) (2671KB)(28)    收藏

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

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29. 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89)   HTML5)    PDF(pc) (2218KB)(53)    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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30. 基于FCM燃料的商业压水堆中子学分析
秦雪, 李满仓, 廖鸿宽, 于颖锐, 秦冬, 蒋朱敏, 王帅, 蔡云, 郭锐
核技术    2020, 43 (8): 80007-080007.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080007
摘要89)   HTML5)    PDF(pc) (1832KB)(42)    收藏

全陶瓷微封装(Fully Ceramic Microencapsulated,FCM)燃料是一种将三结构同向性型(Tri-structural iso-tropic,TRISO)燃料颗粒弥散于SiC基质的先进燃料,具有良好的包容裂变产物的能力,能有效地改善核燃料在严重事故下保持结构完整性的能力,有利于降低核电站发生大量放射性物质泄漏的风险,是耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)的主要研究方向之一。与传统UO2陶瓷芯块燃料相比,FCM燃料的U装量较少,且燃料基体采用SiC,慢化能力较好,可能导致FCM燃料应用于商业压水堆时寿期初慢化剂温度系数为正,不能满足堆芯的固有安全性。本文以标准AFA3G 17×17栅格形式的UO2-Zr合金燃料组件为参照对象,采用中核集团自主研发的NESTOR软件,分析了17×17和13×13两种栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组件的中子学特性,评价了由13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组成反应堆堆芯的总体物理特性。研究表明:含钆可燃毒物的13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组件可满足欠慢化要求,13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)用于大型商业压水堆堆芯的慢化剂温度系数可以为负,首循环堆芯可达到与参照堆芯接近的燃耗深度与循环长度,能初步满足商业压水堆堆芯的固有安全性和经济性的要求。

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31. 基于6Li+CdTe的新型中子探测器的优化设计研究
马龙, 田立朝, 马燕云, 吕中良, 韩鹏, 彭猛, 杨晓虎, 张国博, 李宵宵, 单飞
核技术    2020, 43 (8): 80401-080401.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080401
摘要88)   HTML4)    PDF(pc) (1309KB)(49)    收藏

面对3He气体资源严重短缺的国际形势,2018年基于6Li+CdTe新型中子探测器方案被提了出来,其具备热中子探测效率高、γ灵敏度低及可与3He气体中子探测器相比拟的特点,有很好的应用前景。本文分析6Li+CdTe中子探测器的结构和工作原理,采用MCNP6软件对6Li+CdTe中子探测器进行物理建模并且对其物理性能、结构参数、中子慢化体设计等进行模拟计算,并就该探测器在特殊核材料监测系统中的应用开展了探索研究。结果显示:CdTe吸收层的最佳厚度为10 μm;当6层6Li+CdTe的中子探测单元叠加时,6Li转化层的最佳厚度为60 μm,此时热中子探测效率超过50%;探测系统的尺寸达到4 m×32 cm时,可以满足特殊核物质监测的要求。整个模拟研究获得了探测器最佳工作参数以及辐射监测系统设计方案,对特殊核材料在线中子监测装置的实验研究具有指导意义。

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32. 小型模块化氟盐冷却高温堆可燃毒物布置方案
刘思佳, 朱贵凤, 严睿, 邹杨, 徐洪杰
核技术    2020, 43 (5): 50602-050602.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.050602
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小型模块化氟盐冷却高温堆(Small Modular Fluoride-cooled High temperature Reactor,SM-FHR)具有固有安全和高温输出等特点,适合因地制宜的核能综合利用,促进能源供给模式的多样化发展。简化反应性控制是SM-FHR的设计要点之一。本文针对特定的SM-FHR设计模型,采用MOBAT燃耗程序,分析研究可燃毒物碳化硼颗粒在不同装载量、不同颗粒大小以及不同空间布置等情况下,对SM-FHR剩余反应性的影响。计算结果表明:堆芯燃料可燃毒物体积比为52、可燃毒物颗粒大小为200 μm及降低堆芯边缘组件可燃毒物装载量的方案效果较佳。该布置方案的最大剩余反应性从38 000×10-5降到2 500×10-5,寿期内最大功率峰因子为1.26,其燃耗天数有所下降,但能满足两年以上换料周期预期。研究表明该可燃毒物布置方案展平了堆芯燃耗深度和功率分布,有利于提高堆芯安全性。

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33. 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86)   HTML3)    PDF(pc) (2012KB)(59)    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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34. 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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35. 熔盐冷却空间堆的初步中子学设计
李婷, 庄坤, 尚文, 汤晓斌
核技术    2020, 43 (8): 80006-080006.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080006
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空间核反应堆(Space Nuclear Reactor, SNR)电源在深空探索中具有重要优势而受到国内外的广泛关注。与传统液态金属、气体和热管冷却方式不同,熔盐冷却剂可溶解裂变材料并具有良好的传热性质,因此可作为SNR方案中的冷却剂。基于国内外SNR设计方案,利用SERPENT蒙特卡罗程序和ENDF/B-Ⅶ.1数据库进行了基于熔盐冷却的空间堆方案的初步中子学设计,研究了不同燃料、包壳材料以及棒间距对燃料棒kinf的影响,以及不同熔盐冷却剂组成、反射层材料对SNR堆芯keff的影响,最终给出一种基于氟化盐7LiF-BeF2-UF4 (66.4-32.7-0.9 mol%)冷却UC燃料(质量分数为80%的235U)的SNR初步堆芯方案。结果表明:燃料棒kinf与燃料棒材料密切相关,且随燃料中235U富集度的增大、棒间距的减小而增大,不同的熔盐冷却剂、反射层材料对堆芯keff有较大影响,但冷却剂中UF4235U富集度对堆芯keff不敏感。

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36. 熔盐快堆U-Pu燃料循环增殖性能分析
李冬国, 周雪梅, 刘桂民
核技术    2020, 43 (8): 80003-080003.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.080003
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熔盐快堆增殖是当前国际上关注的热点,本文基于堆芯结构双流体方案,利用氟化或氯化熔盐中铀钚重金属盐高温下的高溶解度特性,获得熔盐快堆的高增殖。对铀钚燃料循环熔盐快堆的三种可行性熔盐燃料方案(LiF+PuF4+UF4、NaF+PuF4+UF4和NaCl+PuCl3+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、增殖区和中子反射层的尺寸影响,熔盐中6Li和35Cl同位素丰度对BR的影响,以及BR随运行时间动态变化。计算结果表明:氯盐方案(BR=1.46)与两种氟盐方案(BR≈1.06)相比较,具有更大的增殖能力优势。结合熔盐相图、BR随重金属摩尔浓度变化和BR最大值随熔盐平均工作温度变化曲线,可以在熔盐快堆设计中快速确定熔盐的工作温度、重金属摩尔浓度和反应堆增殖比。

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37. 上海光源小角X射线散射实验站自动校准系统研究
洪春霞, 周平, 滑文强, 杨春明, 边风刚
核技术    2021, 44 (1): 10102-010102.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2021.hjs.44.010102
摘要84)   HTML5)    PDF(pc) (1458KB)(50)    收藏

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

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38. 大型氯盐快堆中钍铀及铀钚循环分析
李晓晓, 余呈刚, 马玉雯, 蔡翔舟, 陈金根, 陈兴伟
核技术    2020, 43 (11): 110601-110601.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.110601
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氯盐快堆具有核燃料溶解度高和快中子能谱的优势,为实现高增殖性能和高嬗变性能提供了可能。基于2 500 MWth的氯盐快堆,研究了Th-U循环和U-Pu循环的中子学特性,包括临界参数、燃耗演化、增殖性能和嬗变性能。钍铀循环(U3+Th)和铀钚循环(Pu9+DU)的点火燃料分别为233U和239Pu,它们的可转换材料分别为232Th和贫铀(Depleted Uranium,DU)。同时,也分析了TRU作为点火燃料的过渡模式,即TRU+Th和TRU+DU。结果表明:对于大型氯盐快堆:1)考虑堆内锕系核素的中子吸收率、堆内平均裂变中子数(ν)和转换比,U3+Th需要不定期添料才能维持临界,Pu9+DU、TRU+DU和TRU+Th不需要添料即可连续运行的时间分别为46 a、50 a和29 a;2)相比其他三种核燃料循环模式,TRU+Th具有较优的自持增殖性能和较高的嬗变性能。

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39. 面形误差对自由电子激光聚焦光斑影响的研究
张熙明, 郭智, 孟祥雨, 张祥志, 金钻明, 王勇
核技术    2020, 43 (6): 60101-060101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.060101
摘要83)   HTML5)    PDF(pc) (5693KB)(41)    收藏

正在建设中的上海软X射线自由电子激光(Self-amplified Spontaneous Emission,SASE)光束线 — 活细胞成像光束线,能量范围100~1 000 eV,束线主要设备包括前端区、插入件、偏转平面镜PM1、诊断光栅PM2、单色器、压弯镜、KB镜(Kirkpatrick-Baez)和椭球镜等。分为两条支线,其中北支线的KB镜组由一个平面镜和两个椭圆柱面镜构成,主要应用于生物细胞成像实验站。实际光学元件在加工过程中会存在一定的面形误差,面形误差是衡量光学元件表面质量的重要指标。自由电子激光光束线系统中,要求镜子表面具有高精度和高可靠度,镜子的面形和高度误差相关联,会影响光束的相干性和波前,进而影响最终的光斑。为了准确研究面形误差对X光经过光束线传播后相干性和波前变化的影响,使用软件SHADOW和SRW对北支线X光的传播进行模拟。模拟结果表明:平面镜面形误差控制在0.1~0.2 μrad,同时椭圆柱面镜控制在0.4 μrad以内,聚焦光斑尺寸在4 μm以内,可满足生物成像实验站成像需求。该结果为软X射线自由电子激光的优化设计提供了参考和依据。

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40. 高能同步辐射光源插入件永磁体辐照退磁分析
刘平成, 刘琼瑶, 马忠剑, 张会杰, 阎明洋, 王庆斌
核技术    2020, 43 (10): 100101-100101.   DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.100101
摘要82)   HTML11)    PDF(pc) (1227KB)(35)    收藏

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

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