最新刊期
      2015 年 第 38 卷 12 期

        低能加速器技术、射线技术及应用

      • 肖永川,欧阳华甫,薛康佳,刘盛进,曹秀霞,吕永佳,黄 涛
        2015, 38(12): 120201. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120201
        摘要：中国散裂中子源研发了一台射频四极RFQ (Radio Frequency Quadrupole)强流质子加速器。为保证RFQ顺利出束，对加工焊接阶段、RF调谐调场、高功率RF (Radio Frequency)老练过程中出现的问题进行了分析，给出了解决办法，并进行了调束实验。三坐标测量测得RFQ精加工后的加工公差约在20 μm，RFQ腔体无载品质因子Q0大于7679，约为理论无载Q0值的80%。RFQ腔内RF电场分布的平整度好于2.5%，RFQ高功率RF老练入腔功率达到450 kW，是理论腔耗390 kW的1.15倍，且保持连续12 h不打火。在RFQ调束实验中，RFQ出口得到3 MeV、28 mA的负氢束流，满足中国散裂中子源的要求。  
        关键词：射频四极加速器;高功率RF老练;RF电场分布平整度;中国散裂中子源   
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        发布时间：2021-03-03
      • 姜懿峰,栾伟玲,张晓霓,韩延龙,孙 柯
        2015, 38(12): 120202. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120202
        摘要：针对核电站内高放射性、高湿热、强腐蚀的恶劣物化环境，设计制作了一种新型耐高温环氧树脂基中子屏蔽复合材料。该材料以AFG90-H环氧树脂为基体，在42 kGy辐照环境下，其玻璃化转变温度可达262 oC，弯曲强度仅下降1.63%，中子屏蔽性能明显优于常见高密度聚乙烯(High density polyethylene, HDPE)、石蜡、6002环氧树脂(Epoxy resin, EP)等材料。加入B4C颗粒后，材料中子屏蔽性能和耐高温力学性能得到显著提升，且耐酸碱腐蚀性能保持不变。综合实验表明，该复合材料具有耐高温、耐辐射、耐酸碱腐蚀等优点，且密度小，适合作为移动式探测设备中子屏蔽防护层使用。  
        关键词：中子辐射;屏蔽;耐高温;复合材料   
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        发布时间：2021-03-03
      • 陈 诚,李 丹,赖万昌,王广西,翟 娟,洪自强
        2015, 38(12): 120203. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120203
        摘要：X射线荧光光谱分析(X-Ray Fluorescence, XRF)测定大气PM2.5中元素成分具有快速、无损的优点，但是其标样的选择和制备却是一个复杂的问题。本文对X射线荧光薄样制备技术进行了讨论，利用点滴法制备了Pb的薄标样，论述了亲水型聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)滤膜作为载体材料的可行性，对比分析了玻璃和聚四氟乙烯材料作为制样垫板时对制样效果的影响，讨论了滴液量与制样重现性之间的关系，确定了制样的最佳滴液量为0.3 mL。采用上述薄样制备方法建立了大气颗粒物中Pb元素的分析工作曲线，其线性相关系数为0.996，准确度与精密度较好，对Pb的检出限为35 ng?cm?2。利用该工作曲线分析了成都市某大气采样点2015年4月份大气PM2.5中Pb的含量，分析结果表明，采样期间PM2.5中Pb的浓度为0?526 ng?m?3，夜间PM2.5中Pb的平均浓度稍高于日间。  
        关键词：X荧光分析;标样;PM2.5;Pb   
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        发布时间：2021-03-03
      • 肖才锦,张贵英,袁国军,金象春,姚永刚,华 龙,王平生,倪邦发
        2015, 38(12): 120204. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120204
        摘要：缓发中子铀分析技术以其快速、准确的特点在地质、生物、材料、核查等领域得到广泛的应用。针对传统缓发中子铀定量分析中固定照射时间、冷却时间和测量时间所带来的弊端，如样品中铀含量很高导致缓发中子计数率过高而造成计数丢失，或者铀含量较低导致计数统计不足而带来结果偏差较大的问题，提出利用“标准样品”得到的无计数率丢失且有足够好计数统计的标准衰减曲线对未知样品中铀元素的含量进行快速、准确定量。在微堆上的实验表明，缓发中子标准曲线法适用于较宽范围铀含量样品中铀的定量测定。  
        关键词：缓发中子;铀的定量;标准衰减曲线   
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        发布时间：2021-03-03

        核电子学与仪器

      • 单 凤,傅 鹏,黄连生,高 格
        2015, 38(12): 120401. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120401
        摘要：国际热核实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)是世界上最大的超导托卡马克装置，其中央控制系统CODAC (Control, Data Access and Communication)为ITER装置及其各个子系统提供了丰富的控制系统设计与开发工具。ITER极向场整流器系统作为其子系统之一在运行的过程中会产生大量的实验数据，大量数据的高速采集给数据的存储造成很大的困难，其控制系统需要及时地将采集到的数据进行有效的存储，并提供相应数据的查看方式。本文采用CODAC提供的数据归档系统对极向场控制系统数据进行有效的管理。在充分了解该数据归档系统的基础上，对该数据归档系统的使用和可用性进行了详细的介绍。  
        关键词：国际热核实验堆;中央控制系统CODAC;HDF5;数据归档;DAN   
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        发布时间：2021-03-03
      • 薛 乾,曾 云,张 杰
        2015, 38(12): 120402. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120402
        摘要：同步辐射光源硅像素探测器是面向北京先进光源对X射线探测的重大技术需求所研发的新型仪器。该探测器处于辐射环境中，且多个前端电子学读出板被放置在密封的冷却容器中。为在不打开冷却容器的情况下，脱离专用的USB-JTAG (Universal serial bus - joint test action group)下载电缆对现场可编程门阵列(Field programmable gate array, FPGA)进行远端升级，本文提出了一种基于XVC (Xilinx visual cable)协议，通过以太网，利用ARM微控制器控制FPGA的JTAG接口对其进行远程更新与调试的方法。该方案附加电路少，易于拓展，同时也提高了更新可靠性。  
        关键词：硅像素探测器;XVC协议;ARM;JTAG接口;TCP/IP;远程更新与调试   
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        发布时间：2021-03-03
      • 马思源,封常青,沈仲弢,王 奇,刘树彬,安 琪
        2015, 38(12): 120403. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120403
        摘要：锗酸铋(Bismuth Germanate, BGO)量能器是我国即将发射的暗物质粒子探测卫星的关键分系统之一。在为期数年的工程研制过程中，需开展大量测试工作，包括初样鉴定件、正样飞行件共计40块前端电子学板的性能测试，初、正样共计约1600个光电倍增管的LED光源刻度测试，以及初、正样单机各长达数月的多项地面环境模拟试验。针对以上测试和试验过程中的自动化数据采集和指令参数配置等需求，设计开发完成了一个基于LabWindows/CVI开发平台和虚拟仪器技术的自动化测试系统，并投入实际应用，减轻了实验人员的工作强度，提高了测试效率，为暗物质粒子探测卫星BGO量能器的研制和工程生产的顺利进行提供了保障。  
        关键词：暗物质粒子探测卫星;锗酸铋量能器;LabWindows/CVI;虚拟仪器   
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        发布时间：2021-03-03
      • 渠红光,黑东炜,李斌康,田晓霞,王 晶,李海涛
        2015, 38(12): 120404. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120404
        摘要：介绍了一种辐射探测中微弱大动态脉冲信号获取方法，着重于在一定带宽下系统可测量下限的拓展探索研究。通过低噪声放大电路设计和大动态数字化传输技术研究，利用小电容受激产生小电流信号与激励成较好的线性关系实现了可测量下限的标定，可在系统带宽20MHz下，对0.8–680μA（峰值）范围内的小脉冲电流信号实现有效检测。最后，经辐射探测实验，准确获得了低于1μA的γ辐射脉冲信号。  
        关键词：辐射探测;低噪声;带宽;测量下限;数字化传输   
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        发布时间：2021-03-03

        核物理、交叉学科研究

      • 张 欢,王思广,陈 伟,杨善潮
        2015, 38(12): 120501. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120501
        摘要：静态随机存储器在反应堆中子辐射环境中会发生单粒子翻转(Single event upset, SEU)。钨和铜等重金属作为局部互联，在半导体中已得到广泛应用，这些重金属对中子在半导体中的单粒子翻转截面会产生影响。不同条件下单粒子翻转截面与临界能量的关系可作为器件设计和使用时的参考，利用Geant4对特定中子能谱在CMOS (Complementary metal oxide semiconductor)器件中的能量沉积进行模拟，给出特定能谱下翻转截面σ与临界能量Ec的关系：σ=exp[?18.7×Ec?32.3]，其中能量单位为MeV，截面单位为cm2。并且模拟了1?14 MeV的单能中子在含有互联金属钨及不含钨的CMOS中的沉积能量及单粒子翻转截面，得出在1?14 MeV内单粒子翻转截面随中子能量而增大，且钨的存在会增加α粒子的产额，从而增大了1?3 MeV中子的单粒子翻转截面，而对4?14 MeV中子基本不会产生影响。  
        关键词：单粒子翻转;反应堆中子;重金属;GEANT4   
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        发布时间：2021-03-03
      • 杜亮亮,李 泉,李绍限,胡放荣,熊显名,张文涛,韩家广
        2015, 38(12): 120502. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120502
        摘要：石墨烯是目前已知的理想二维薄膜，具有独特的能带结构，表现出优异的电学、光学特性和良好的兼容性。同时面对石墨烯的带内跃迁恰好与太赫兹频带相对应的独特优势，提出了一种石墨烯-硅复合结构对太赫兹的主动控制，并且实现对太赫兹传输的显著调制。本文主要采用太赫兹时域光谱技术对基于石墨烯复合结构进行深入的研究。实验揭示了在连续的蓝紫光泵浦条件下，复合结构太赫兹波的透射率随外加电压表现出双向大范围的变化，反射率却表现出单调的微弱变化的光谱特性。面对复合结构对太赫兹传输表现出的奇异特性，本文采用Kubo模型和肖特基结理论，指出了这一光谱变化与石墨烯和硅的电导率密切相关。  
        关键词：石墨烯;太赫兹;肖特基结;主动控制   
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        发布时间：2021-03-03
      • 李 论,吴金杰,葛 双,陈法君,王培玮,杨 扬,赖万昌
        2015, 38(12): 120503. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120503
        摘要：空气衰减对自由空气电离室是最大的修正项，对总的修正因子不确定度影响也大。本文采用钼靶X射线、真空管测试系统和圆柱型自由空气电离室测量电离电流，用EGSnrc (Electron Gamma Shower)程序模拟恒压管对X射线束额外损失的影响；用抽真空法对圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的测量，修正了实际测量中圆柱型自由空气电离室限束光阑入射面到收集极这段距离的空气衰减，得到准确的电离电流测量值。结果表明：自由空气电离室的电离电流与恒压管的压强成正比，恒压管对于X射线束额外损失小于0.5%；在钼靶X射线基准的4个辐射质条件下测得的圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子与德国物理技术研究院(The Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB)的测量结果比较，呈现相同的变化趋势，符合实验要求和国际标准。圆柱型自由空气电离室空气衰减修正因子的实验测量对于钼靶X射线空气比释动能的绝对测量具有科学参考价值。  
        关键词：抽真空法;圆柱型自由空气电离室;EGSnrc程序;恒压管;空气衰减;修正因子   
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        发布时间：2021-03-03

        核能科学与工程

      • 汤晓斌,刘 健,陈飞达,黄 海,李 欢,陈 达
        2015, 38(12): 120601. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120601
        摘要：聚变堆中极端辐照环境下，核工程材料的安全与可靠性对保障核能产业可持续发展具重大意义。采用蒙特卡罗程序包Geant4建立了聚变堆辐照环境下的材料损伤模型，从材料的位移损伤率和杂质沉积等方面研究了CLAM钢、F82H钢、?-Fe三种聚变堆用典型金属工程材料分别在中子、质子、重离子轰击下的辐照损伤机理。研究表明，中子对材料的辐照损伤主要为位移损伤；质子和重离子对材料造成的位移损伤呈Bragg峰曲线分布，且损伤区域与粒子射程均集中在材料表层，其中14.67 MeV质子射程为512 ?m，0.82 MeV 3He离子射程仅为2.1 ?m。系统分析了聚变堆用典型金属工程材料的损伤形成机理，为进一步研究材料受辐照后宏观性能与微观结构变化提供了理论依据。  
        关键词：蒙特卡罗方法;金属工程材料;位移损伤率;杂质沉积   
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        发布时间：2021-03-03
      • 朱光昱,高 力,于方小稚,田齐伟
        2015, 38(12): 120602. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120602
        摘要：气泡微细化沸腾(Micro-bubble Emission Boiling, MEB)是一种特殊的过冷沸腾现象，当其发生时加热面的热流密度会远高于临界热流密度(Critical Heat Flux, CHF)。根据采集到的可视化沸腾资料，对MEB的传热机理进行了分析。结果表明，MEB发生时，加热面上不稳定气膜的周期性破裂，破坏了过热液层，导致了良好的气液置换对流换热。考虑MEB的特殊传热过程，对Rohsenow关系式中部分项进行修正，并根据最小二乘法对实验数据进行拟合，得到了适用于10 mm铜加热面上的MEB沸腾关系式，误差不超过±15%，可满足一般的工程计算要求。  
        关键词：气泡微细化沸腾;临界热流密度;最小二乘法   
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        发布时间：2021-03-03
      • 李志荣
        2015, 38(12): 120603. DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.120603
        摘要：为使核应急辐射监测系统性能指标考核评估结果能全面、准确地反映系统在实际作业场所中的作业能力，依据核应急辐射监测作业保障特点，构建了核应急辐射监测系统作业指标体系，并在此基础上提出采用“记号”的表达方式改进美国工业界武器系统效能咨询委员会提出的用于评估可靠性、可用性和能力的系统效能评估模型(Availability-Dependability-Capability-Model, ADC模型)，使其评估结果不仅能定量地反映核应急辐射监测系统在作业过程中不同设备完成同一任务的总体效能，以及不同设备对总体效能的贡献，而且还能定量地反映核应急辐射监测系统中不同设备完成不同任务的作业效能。  
        关键词：核应急辐射监测;改进ADC模型;效能评估   
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        发布时间：2021-03-03
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