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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 2，2026 2026年第49卷第2期

  • 同步辐射技术及应用

    张君瀚, 何丙辰, 苏圳煌, 王晨越, 符美荣, 高兴宇

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250073
    摘要：钙钛矿薄膜的制备工艺对薄膜质量及其器件性能有重要影响。利用同步辐射掠入射广角X射线散射（Grazing-Incidence Wide Angle X-ray Scattering，GIWAXS）原位监测钙钛矿薄膜的生长过程，对于优化制备工艺具有重要的指导意义。关于溶液法制备的钙钛矿薄膜，原位GIWAXS研究已取得显著的进展，然而真空蒸镀法却一直缺乏专门的原位表征系统。为此，开发了一款双源共蒸真空系统，该系统的真空度、运动精度、衍射接收角度等各项指标都满足同步辐射线站的GIWAXS原位实验要求。基于该系统，在上海光源衍射线站采用GIWAXS观测了基底温度分别为25 ℃和85 ℃时双源共蒸CsPbI2Br钙钛矿薄膜沉积、退火的过程。实验结果表明：基底预加热至85 ℃，有利于在沉积过程中先形成高结晶度的PbI2，从而在退火过程中促进钙钛矿的形成。在85 ℃基底上沉积后，380 ℃退火最终形成纯净且具有良好取向的黑相CsPbI2Br。相较于25 ℃基底，85 ℃基底钙钛矿的结晶质量有明显提升。该双源共蒸系统与X射线光电子能谱和紫外光电子能谱测试真空系统串联进行原位光电子能谱测量，结果证实了黑相CsPbI2Br的成功制备。该研究为优化钙钛矿蒸镀工艺提供了重要依据和新的思路。  
    关键词：全无机CsPbI2Br钙钛矿;双源共蒸;原位GIWAXS   
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    更新时间：2026-02-13

    林明昊, 王梓萌, 陈杰, 杜学维, 彭旸, 徐章浪, 姜帅康, 王秋平

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250004
    摘要：针对合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facility，HALF）中超高分辨光栅单色器对光学元件面形的高要求，采用有限元分析（Finite Element analysis，FEA）仿真方法对平面镜（Plane Mirror，PM）三种典型冷却方案的热变形、装夹变形进行了对比研究。这三种冷却方案分别为：内部冷却方案、基于铟镓合金作为传热层的侧边冷却方案，以及基于铟膜作为传热层的侧边冷却方案。在PM最大吸收功率为64 W、峰值功率密度为0.2 W·mm-2时，热、装夹、重力和加工的综合面形误差要低于200 nrad才能满足光学设计的要求。在冷却水流量为2 L·min-1的条件下，采用液态金属（铟镓合金）侧边冷却方案能够满足热变形需求，无装夹应力，流致振动影响较小，综合面形误差为190 nrad；基于铟膜的侧边冷却方案为了获得更高的传热效率，需要装夹变形较大，且会产生较大的流致振动，综合面形误差为190 nrad；内部冷却方案虽然不存在装夹应力，但无法消除流致振动对稳定性的影响，综合面形误差为179 nrad。研究表明，基于液态金属作为传热层的侧边冷却方案在第四代同步辐射光源中具有广阔的应用潜力。  
    关键词：同步辐射;光学元件;内部冷却;侧边冷却;有限元方法   
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    更新时间：2026-02-13

    冀锐敏, 林椿涛, 何涛, 徐小林, 刘桂民

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250057
    摘要：深圳产业光源（Shenzhen Innovation Light Source Facility，SILF）作为第四代光源，设计使用半径12 mm的真空盒以及间隙低至4 mm的大量插入件，显著增加了全环阻抗。由于超低横向发射度与小动量压缩因子设计，束流集体效应成为限制机器性能的主要因素之一。因此，SILF拟采用三次超导谐波腔（3rd Harmonic Cavity，3HC）来拉伸束团长度、抑制不稳定性和提升束流阈值。本文基于SILF储存环磁聚焦结构与阻抗模型，通过单束团不稳定性研究，分析了有/无谐波腔的差异，对比了主动式和被动式谐波腔的功效。结果表明：三次谐波腔可大幅提升单束团电量阈值，有利于实现多种运行模式；主动式和被动式超导谐波腔对应的单束团电量阈值差别较小，色品为+3时分别为2.5 nC和2.4 nC；现阻抗条件下单束团电量阈值满足300 mA设计需求。  
    关键词：低发射度储存环;阻抗;单束团不稳定性;谐波腔   
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    更新时间：2026-02-13

  • 加速器技术、射线技术及应用

    唐华平, 陈志强, 李国宇, 何武, 王彪, 赖生

    DOI：10.3724/j.0253-3219.2026.hjs.49.250040
    摘要：不同于传统单焦点X射线管的结构特征，分布式多焦点X射线管的辐射防护和屏蔽设计需要开展针对性研究。本文采用蒙特卡罗模拟计算方法对分布式多焦点X射线管的辐射场和屏蔽结构进行模拟和研究，模拟计算结果表明分布式多焦点X射线源具有线源特性，提出了各屏蔽面特别是沿焦点分布方向采用均匀厚度的屏蔽体设计方法。通过模拟各屏蔽面在不同屏蔽厚度下的漏剂量率水平，设计了一款各面分别为5~6 mm等厚的铅屏蔽结构并与X射线管装配，在阳极高压160 kV、阳极电流15 mA条件下，开展漏剂量率测试与屏蔽性能评估。结果表明，对新型分布式X射线管，在各屏蔽面特别是焦点分布方向上采用均一厚度的屏蔽设计是可行的；各点位的实际测量与蒙特卡罗模拟计算结果偏差小于25%，偏小为主，一致性较好；漏剂量率较大的点位在前下中部和后下中部，分别为2.4 μGy·h-1和2.92 μGy·h-1，顶底和左右的漏剂量率分别低于2 μGy·h-1和1 μGy·h-1；X射线管采用各面均匀厚度的屏蔽结构后，各点位的漏剂量率均满足低于5 μGy·h-1的漏剂量率限值要求。  
    关键词：分布式X射线管;屏蔽结构;蒙特卡罗仿真设计;线源特性;漏剂量率   
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    更新时间：2026-02-13
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