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   核技术

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

主编：马余刚

ISSN:0253-3219

CN:31-1342/TL

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院上海应用
物理研究所；中国核学会

出版周期：月刊

 

 

 

 

 

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基于断裂力学的GH3535合金蠕变裂纹扩展模拟和寿命评估

在第四代先进反应堆钍基熔盐堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）中，高温含缺陷构件的寿命预测是结构完整性评估的重要环节。在该研究中，首先基于随时间变化的蠕变断裂力学，采用有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）软件的围线积分方法计算蠕变断裂参量C*，结合Python语言编写的自动化分析程序，预测了GH3535合金紧凑拉伸试样C（T）的蠕变裂纹扩展（Creep Crack Propagation，CCP）。将FEA数值计算结果和蠕变裂纹扩展试验的结果进行对比验证，分析了数值模拟计算中的不确定性来源。然后按照规范，建立了GH3535合金的时间相关失效评定图（Time-dependent Failure Assessment Diagram，TDFAD），并从FEA计算结果提取并计算裂纹扩展过程中的应力强度因子K和参考应力σref，最后对缺陷试样进行了寿命评估。在蠕变裂纹扩展数值模拟中，蠕变断裂参量C*仅能描述裂纹扩展阶段，而裂纹萌生阶段采用试验数据拟合的裂纹萌生时间进行描述。高温含缺陷结构的寿命跟缺陷的尺寸、载荷、裂纹扩展速率等因素相关，通过数值模拟方法可获取这些因素的影响。该研究结果解释了GH3535合金的蠕变裂纹行为，为TMSR高温含缺陷结构的寿命预测提供了工程指导。

> 第二十二届全国反应堆结构力学会议 专题

王雯, 王晓艳, 李志军

基于断裂力学的GH3535合金蠕变裂纹扩展模拟和寿命评估
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Volume 49 期 6，2026 2026年第49卷第6期

  • 综述

    何晓业, 吴恩辰, 丁婷, 张秋雨, 汪晓龙, 林一亮

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250206
    摘要：粒子加速器准直技术作为大型科学装置性能的核心保障，核心目标在于实现磁铁等关键元部件的高精度空间定位。准直精度从亚毫米级向亚微米乃至纳米级跨越，已成为高能物理、同步辐射光源及自由电子激光等领域发展的关键。本研究聚焦粒子加速器准直技术体系，在测量方法层面，围绕控制网优化、元件预准直、安装平滑及变形监测，介绍全流程核心仪器与技术。系统总结了我国在“十二五”至“十四五”期间通过高能同步辐射光源（High Energy Photon Source，HEPS）、上海硬X射线自由电子激光装置（Shanghai High Repetition Rate XFEL and Extreme Light Facility，SHINE）、强流重离子加速器装置（High Intensity Heavy-Ion Accelerator Facility，HIAF）、合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility，HALF）等重大科研项目实践形成的自主创新技术体系，包括四路激光预准直技术、多传感器数据融合技术、控制网设计与优化技术等成果。本文亦深入剖析了环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider，CEPC）等未来加速器所面临的诸多挑战，具体包括多物理场耦合测量难题、高精度原位粒子加速器元件监测困境、准直全流程不确定度表达与标准化技术瓶颈，以及如何充分运用人工智能赋能并实现自动化准直等问题。展望了粒子加速器准直技术发展前景，为粒子加速器准直研究人员提供思路。  
    关键词：粒子加速器准直;数据融合;控制网;不确定度;人工智能   
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    更新时间：2026-07-08

  • 同步辐射技术及应用

    王鹤云, 刘新忠, 谭力源, 朱海君, 吕慧慧, 宣守智, 陈广花, 缪海峰

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250420
    摘要：插入件作为同步辐射光源的核心设备，其磁场误差会导致束流轨道与光学畸变，进而影响光源的稳定性。针对上海光源在这一领域的迫切需求，实现了一套高性能的插入件远程控制与前馈补偿系统。该系统基于响应矩阵校正和TBT（Turn-by-turn）数据，通过前馈调节插入件两端的校正磁铁及邻近四极铁的电流，对轨道扰动和光学畸变进行实时补偿。软件层面，构建出基于Python与实验物理及工业控制系统（Experimental Physics and Industrial Control System， EPICS）集成的控制架构。该架构将物理算法层与底层驱动解耦，实现对高维前馈表的灵活管理与实时插值计算，有效解决传统C语言驱动在复杂算法实现与数据维护方面的局限，显著提升系统响应效率与可扩展性。目前，该系统已成功应用于上海光源全部27台插入件，运行稳定可靠，将轨道畸变严格控制在水平5.0 μm与垂直3.5 μm以内，光学畸变（Beta-beating）抑制至0.7%以下，大幅提升束流稳定性。  
    关键词：上海光源;插入件;EPICS;前馈控制   
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    更新时间：2026-07-08

  • 加速器技术、射线技术及应用

    秦翊童, 梁勇飞, 王靖恺, 刘晓波

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250300
    摘要：塑料闪烁体作为一种重要的中子探测晶体，已被广泛地应用于无损检测、反应堆监测、核物理等领域。采用光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）和高速数字化仪搭建测试平台，对两种配方的尺寸分别为⌀2.54 cm×2.54 cm、⌀5.08 cm×5.08 cm的正圆柱体自研塑闪（Self-developed Plastic Scintillator，SD-PS）和对应尺寸EJ-276D的辐射响应性能进行了对比测试。首先使用137Cs源对各塑闪进行能量刻度，得到相对发光产额，验证测试方法引入的重复性偏差小于5%。然后用252Cf快响应电离室对4个塑闪的n-γ甄别能力进行测试，并分别用4个塑闪测量252Cf的中子γ飞行时间谱，得到品质因子（Figure of Merit，FoM）、相对探测效率、定时精度以及γ误甄别率。结果表明，⌀2.54 cm×2.54 cm自研塑闪与对应尺寸的EJ-276D相比光产额相当，FoM在60~640 keVee内最大低10%，探测效率低19%；⌀5.08 cm×5.08 cm自研塑闪与对应尺寸EJ-276D相比光产额低15%，FoM在60~640 keVee内最大低26%，探测效率低25%；⌀2.54 cm×2.54 cm和⌀5.08 cm×5.08 cm自研塑闪的定时精度分别为0.87 ns和1.25 ns，优于EJ-276D的1.00 ns和1.38 ns；所有塑闪在120 keVee能量阈值下的γ误甄别率均不超过1%。测试结果表明，⌀2.54 cm×2.54 cm自研塑闪的辐射测量性能接近EJ-276D产品。  
    关键词：塑料闪烁体;相对发光份额;中子-γ甄别;探测效率;飞行时间;定时精度   
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    更新时间：2026-07-08

    李佳杰, 张江梅, 张草林, 杨国威

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250245
    摘要：在复杂辐射环境下对中子和γ射线精确地甄别是核材料探测、核安全领域的关键技术。当前主流的端到端的神经网络分类模型在面对电子学波形时间特征抖动时，存在泛化能力不足的问题。因此，提出了一种基于深度度量学习的n/γ甄别方法，基于LeNet-5设计了改进的卷积神经网络结构，结合三元组损失函数约束，得到中子和γ核脉冲鉴别性特征空间，实现了对中子和γ射线的高效甄别。使用硬件仿核脉冲发生器采集数据和软件仿真数据的混合数据集进行训练，分别对仿真数据与存在电子学波形时间特征抖动的实测脉冲数据进行了定量测试，与传统电荷比较法和传统卷积神经网络（Convolutional Neural Networks，CNN）甄别方法进行了对比。结果表明，在仿真数据中本文所提出的方法的品质因子（Figure of Merit，FOM）相比于电荷比较法提高了247.7%；在实测脉冲数据中甄别错误率相比于传统CNN甄别方法降低了70%。该方法能够有效地解决传统CNN甄别方法中泛化能力低的问题，为辐射探测系统中的高精度粒子甄别技术提供了一种新思路。  
    关键词：n/γ甄别;深度度量学习;三元组损失;电荷比较法;卷积神经网络   
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    更新时间：2026-07-08
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