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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 5，2026 2026年第49卷第5期

  • 综述

    陈怡志, 周浩, 郭子方, 雷青欣, 单陈瑜, 刘峰, 刘春雨, 刘夏杰

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250221
    摘要：核设施排放的气态流出物中常含有多种放射性核素，其排放监测对环境安全与公众健康具有重要意义。为了准确评估排放源强及其环境影响，取样系统需具备良好的代表性。本文系统综述了核设施气态流出物取样代表性及取样系统研究的最新进展。首先，梳理了国际与国内相关标准规范，明确了取样代表性的基本要求与技术指标；其次，从实验与数值模拟两个层面总结了排放筒内取样位置代表性研究成果，重点讨论了气溶胶与碘等混合场中颗粒沉积、流场分布及其对代表性的影响；然后，归纳了采样管路、过滤组件等系统结构优化措施对提升代表性的作用机制；最后，介绍了常用的代表性评估方法，包括实验验证、计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）模拟分析与相对偏差评估方法等。综合研究表明，采样代表性不仅受排放源特性和流动工况影响，还与取样系统设计密切相关。未来研究应进一步聚焦多组分耦合场下代表性精准评估方法的建立，并加强标准体系的完善，以支撑核设施排放监测的科学性与规范化。  
    关键词：气态流出物;取样代表性;核设施;Sampling system;CFD模拟计算   
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    更新时间：2026-05-28

  • 同步辐射技术及应用

    陈子杭, 侯博, 刘栋, 刘潇康, 姚涛

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250326
    摘要：以Co3O4为代表的Co基尖晶石氧化物因其在析氧反应（Oxygen Evolution Reaction，OER）中表现出优异的催化性能而备受关注，但其主要活性位点是四面体Co2+（Td）还是八面体Co3+（Oh）仍存在争议。本研究通过无OER活性的Al元素替代进行配位调控，合成了只有四面体Co2+（Td）位点的CoAl2O4尖晶石氧化物和Co3O4进行对比，以明确真正的OER活性位点。采用X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）和X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）表征Co3O4和CoAl2O4的形貌与原子结构，并利用高能量分辨荧光探测X射线吸收谱（High Energy Resolution Fluorescence-Detected X-ray Absorption Spectroscopy，HERFD-XAS）和电化学表征获取Co3O4和CoAl2O4的精细电子结构和碱性OER性能。在10 mA·cm-2电流密度下，Co3O4的过电位为375 mV，优于CoAl2O4的404 mV。HERFD-XAS结果表明，相较于CoAl2O4，Co3O4在边前约7 712 eV处探测到非局域电子激发峰，这表明具有八面体配位钴的Co3O4存在更强的金属-金属相互作用，因而表现出更优异的碱性OER性能。本研究从电子结构分析和活性位点识别的角度，为设计高性能OER催化剂提供了新见解。  
    关键词：高能量分辨荧光探测X射线吸收谱;金属-金属相互作用;尖晶石氧化物;析氧反应   
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    更新时间：2026-05-28

  • 加速器技术、射线技术及应用

    李浩, 谢亚红, 顾玉明, 江云飞, 刘龙斌, 张安宁, 胡纯栋

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250335
    摘要：正离子源加速器的绝缘支撑一般采用环氧树脂黏接方式或聚醚醚酮（Polyether Ether Ketone，PEEK）与氟橡胶密封结构，鉴于在未来核聚变堆工程的实际运行中，高能强流离子束注入会引发氚渗透及中子辐照问题。为此，本文开展了绝缘结构的优化设计，改为Al2O3陶瓷与金属密封结构设计，包括加速器主绝缘体、加速器绝缘体与法兰螺栓紧固连接等，来满足离子源运行对高压、机械强度和真空密封的要求。文中介绍了新加速器的结构设计，并对加速器开展了力学分析，得出抑制极绝缘与法兰连接面的螺栓所受的最大正应力为50.393 MPa，剪切力为2.468 MPa。通过有限元分析，得到的最大正应力为49.541 MPa，与理论值相差1.69%，小于304不锈钢的抗拉强度；最大剪切力为2.694 MPa，与理论值相差8.38%，小于304不锈钢的抗剪强度。同时，对Al2O3陶瓷材料及模型进行静电模拟和抗拉实验分析，研究结果表明，优化后离子源加速器的机械性能均满足设计要求。  
    关键词：加速器;绝缘支撑;机械性能;有限元分析;强度测试   
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    更新时间：2026-05-28

    於国兵, 项云翔, 顾先宝, 刘毅, 何旭, 张文亮, 王金龙

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250118
    摘要：为了计算井型HPGe探测器的探测效率曲线和符合修正因子，使用常用的单能γ核素标准源刻度了井型HPGe探测器在置顶测量模式和井内测量模式下的全能峰探测效率，同时测量了60Co、88Y、131I、134Cs、152Eu、133Ba等常见核素的符合修正因子。测量结果表明，利用常用单能γ核素标准源中的139Ce获得的效率测量值与数值拟合结果相差最大可达49%；井型HPGe探测器的符合效应对活度测量结果影响大，样品高度越小符合修正因子越大，当样品高度为0.5 cm时，134Cs发射的563.23 keV γ射线全能峰计数率的符合修正因子达到了8.00，604.70 keV γ射线全能峰计数率的符合修正因子为3.01；当样品的活度超过1 000 Bq时，偶然符合对总符合修正因子的贡献逐渐增大；当131I的活度从1 300 Bq增加到6 300 Bq时，80.19 keV γ射线全能峰计数率的符合修正因子增加10%。测量数据可以为井型HPGe探测器效率刻度源的选择和核素活度测量结果的修正提供参考。  
    关键词：井型高纯锗探测器;效率刻度;符合修正;139Ce;134Cs;131I   
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    更新时间：2026-05-28
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