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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 4，2026 2026年第49卷第4期

  • 同步辐射技术及应用

    曾海滔, 胡龙飞, 姚涛

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250117
    摘要：X射线吸收精细结构（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS）是一种重要的结构分析技术，广泛应用于研究非晶态材料和无序体系的氧化态、配位环境及邻近原子特性。然而，由于XAFS谱图的复杂性，其解析依赖于经验丰富的科研人员，且易出现不准确性。本研究利用机器学习方法分析XAFS数据，特别是扩展X射线吸收精细结构（Extended X-ray Absorption Fine Structure，EXAFS）谱图，以预测吸收元素的配位数。从Materials Project数据库中收集了第四周期过渡金属元素的13 374条有效EXAFS数据，涵盖多种配位环境。利用这些数据训练神经网络、袋装法决策树模型和随机森林模型，应用这些模型预测吸收原子的配位数。结果表明：三种模型的平均预测准确率均达到约70%，特征重要性分析显示R<0.3 nm的数据点对预测至关重要。本研究通过提升模型的泛化能力和可解释性，为XAFS数据分析提供了更高效、可靠的方法。  
    关键词：X射线吸收精细结构;配位数;袋装法;随机森林   
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    更新时间：2026-04-20

    都进, 朱奕, 李杰彪, 田强, 刘春立

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250279
    摘要：在高水平放射性废物地质处置中，膨润土常被用作缓冲回填材料，其胶体在深部处置库环境中的存在形式可能会影响关键放射性核素的吸附、扩散和迁移行为。以单片层膨润土胶体为对象，结合同步辐射X射线小角散射及动态光散射技术，在纳米至微米尺度上研究了典型阳离子Ca2+和Na+对膨润土胶体的团聚结构及团聚可逆性的影响。结果表明，Ca2+可能通过“桥联”的方式，使膨润土胶体形成面-面堆叠的周期结构（d = 1.86 nm），通过8 000~14 000 Da的膜透析后，发现微米尺度的二级团聚结构发生部分解聚现象，而周期性堆叠结构依然存在。Na+可诱导膨润土胶体形成松散的边-面团聚体，透析后完全解离为单片层状态。在含有Ca2+（5 mmol·L-1）和Na+（30 mmol·L-1）的溶液中，膨润土胶体的团聚方式由Ca2+主导。结合北山地下水特性，可以认为在处置库环境中，近场附近的膨润土胶体将会长期处于聚沉状态，这在一定程度上对吸附在膨润土胶体上的放射性核素的迁移起到抑制作用。  
    关键词：膨润土胶体;团聚可逆性;X射线小角散射;动态光散射   
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    更新时间：2026-04-20

  • 加速器技术、射线技术及应用

    许哲嘉, 陈锦芳, 吴晓伟, 宗玥, 王小虎, 汤启升, 娄辉, 刘以勇, 王政, 黄轩, 黄亚威, 路力军, 邢帅, 武佳妮, 赵米一民, 何旭豪, 黄诣, 郭星浩, 王东

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250217
    摘要：上海硬X射线自由电子激光装置需要两台3.9 GHz超导模组，包括共16支3.9 GHz 9-cell超导高频腔。由于只装备两个3.9 GHz超导模组，超导腔总数较少，高加速梯度意味着对加速器个别3.9 GHz超导腔故障补偿有较充足的余量。近年国际上新提出的两步烘烤工艺，被认为可有效提高1.3 GHz超导腔的加速梯度，而对3.9 GHz超导腔的射频性能影响尚不清楚，且两步烘烤过程中的工艺参数控制也鲜有报道。本研究旨在探究两步烘烤工艺对3.9 GHz超导腔性能的影响，并建立有效的温度控制方案。该研究首次对3.9 GHz 9-cell超导腔进行了两步烘烤实验，设计搭建了针对3.9 GHz超导腔的低温烘烤装置，经过优化，实现了良好的温度控制，并应用于多支硬X 射线自由电子激光光源（Shanghai Hard X-ray Free Electron Laser facility，SHINE）工程3.9 GHz 9-cell超导腔的批量处理。垂测结果显示，经两步烘烤后的3.9 GHz 9-cell超导腔，其最大加速梯度有明显提升，并有效消除了高加速梯度下的无载品质因数（Q0）骤降的现象。此外，研究还探讨了两步烘烤过程中局部温度升高至260 ℃等异常情况对超导腔射频性能的影响。该研究可为其他类型超导腔的两步低温烘烤提供经验与新思路。  
    关键词：超导高频腔;3.9 GHz;两步烘烤;烘烤装置   
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    更新时间：2026-04-20

    原妮, 邬洋, 罗茂益, 杨永刚, 彭彤

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250158
    摘要：中国辐射防护研究院（China Institute for Radiation Protection，CIRP）引进一台300 kV多核素低能加速器质谱仪（Multi-Isotope Low-Energy Accelerator mass spectrometry，MILEA），可用于各种基体样品中超低含量的14C、129I和锕系核素（Pu同位素、237Np、Am同位素、Cm同位素及U同位素）的测量。在对该系统进行现场验收及调试测量中，通过对稳定核素从低能端到高能端的传输效率及高能端的电流强度、空白样品中稀有放射性核素与其稳定核素的比值及丰度灵敏度、标准样品中单个样品及多个样品测量的弥散度等关键参数的测试，结果显示：14C/12C最小比值为（1.3±0.1）×10-15，测量精度为0.2%；WWI 129I/127I最小比值为（3.76±0.2）×10-14，测量129I/127I比值为10-12的样品，测量精度为0.41%；针对超铀核素的测量，239/238的丰度灵敏度为（1.5~2.7）×10-13，Pu同位素、237Np和244Cm的最低探测限低至10-18 g水平。证明该系统已具备对14C、129I和锕系核素的超灵敏测量能力，所获得的测量水平与高能加速器质谱仪（Accelerator Mass Spectrometry，AMS）系统相比具有竞争力。  
    关键词：加速器质谱仪;14C;129I;锕系核素   
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    更新时间：2026-04-20
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